Измерять Сложный Модуль Сильно Пластицированного Поливинилового Хлорида через Оборудованное Вмятие

Сеном Дженнифера
Спонсировано Технологиями Keysight

Покрытые Темы

Введение
Схема Индентера
Экспириментально Метод
Результаты и Обсуждение
Заключения
Справки
О Технологиях Keysight

Введение

Полимеры часто использованы в конструкциях инженерства из-за их способности амортизировать вне сотряшут и вибрация. Способность материала эластично хранить энергия охарактеризована модулем хранения (E'); способность амортизировать охарактеризована модулем потери (E "). Сложный модуль (E*) часто использован для того чтобы характеризовать полимеры потому что он включает обе из этих емкостей: E* = E' + iE».

Для навальных образцов материала, сложный модуль можно измерить используя динамический механически анализ (DMA). Образец осциллирован в напряжении, обжатии, или загибе, и сложный модуль решительно от реакции образца к колебанию. Несколько коммерчески поставщиков предлагают оборудование для делать такие широкомасштабные измерения используя DMA. Системы nanoindentation Технологий Keysight оборудованные с Непрерывным вариантом Измерения Жесткости предлагают способность осциллировать индентер. В этом путе, сложный модуль может быть решительно от правильного анализа контакта [1-3].

Оборудованное вмятие, также известное как nanoindentation, предлагает 2 важных преимущества над DMA измеряя сложный модуль. Во-первых, измерение можно сделать на пространственно разрешенном маштабе, таким образом позволяющ одному отобразить вне сложный модуль как функция положения. Во-вторых, потому что moving масса в системе nanoindentation более мала, резонирующая частота оборудования более высока, таким образом позволяющ более большому диапазону изменения частот для испытывать.

В работе обсуженной здесь, динамическое оборудованное вмятие использовано для того чтобы измерить сложный модуль сильно пластицированного поливинилового хлорида (PVC). Результаты от этой работы сравнены с ранее опубликованными результатами для такого же материала [4-6].

Для тщательного просмотрения словесности и полной обработки теории за измерять сложный модуль динамическим вмятием, пожалуйста советуйте с справкой [4]. Мы имеем прикладной эту теорию как к оборудованию, так и к контакту вывести выражения для сложного модуля оперируя понятиями количеств которые измерены во время динамического эксперимента по вмятия [7].

Схема Индентера

Системы nanoindentation Keysight G200 могут правильно быть представлены схемой показанной в Диаграмме 1. Semi-Статической и динамические усилия наведены электромагнитно. Колонка индентера поддержана к 2 весны «листьев» которая боково жестка, но уступчиво в направлении вмятия. Смещение измерено используя расположение 3-плиты емкостное. Все 3 плиты круглые диски. 2 внешних плиты зафиксированы к головке и имеют отверстия в центре как раз большом достаточно для того чтобы приспособить вал индентера. Разбивочная плита зафиксирована к валу индентера и свободна двинуть вертикально между 2 внешними плитами. Положение колонки индентера в пределах зазора определено путем наблюдать напряжением тока между разбивочной плитой и той из 2 внешних плит.

Диаграмма 1. Схема «головки» системы Индентера Keysight Nano.

Экспириментально Метод

Сильно пластифицированный поливинилхлорид испытанный в этой работе продукт 3M (УХО C-1002-25). Материал использован для того чтобы обеспечить амортизировать под и вокруг тяжелым вращая оборудованием. Материал приехал в малый квадратный лист, приблизительно 6 дюймы на стороне и ¼ - медленно двиньте толщиной. Одна сторона листа механически была отполирована для того чтобы извлечь поверхностный слой. После Этого квадрат 1 дюйма был отрезан от листа и был установлен на алюминиевой шайбе как показано в Диаграмме 2.

Диаграмма 2. Сильно пластифицированный поливинилхлорид (УХО C-1002-25 3M) установила для испытывать.

Индентер G200 Keysight Nano с Непрерывным приводом варианта и XP-типа Измерения Жесткости был использован для всего испытания. Подсказка индентера был плоск-законченным цилиндрическим пуншем сделанным диаманта. Пунш, показанный в Диаграмме 3, имел диаметр 107,1 микронов. Преимущество плоск-законченного пунша для этого испытания что площадь контакта постоянн, и не функция глубины контакта.

Диаграмма 3. Плоск-Закончила цилиндрическую подсказку пунша (держатель XP-типа, диаметр 107.1µm).

Метод «Пунша Измерения Жесткости G-Серий XP Модуль испытания Keysight NanoSuite Непрерывного Плоского Сложный» был использован для этой работы. Этот метод испытания приносит индентер в полный контакт с материалом испытания, осциллирует индентер над рядом частот, и после этого прикладывает анализ. Каждое испытание производит сложный модуль как функция частоты для специфического места испытания. 14 испытаний на 14 различных местах были выполнены. Определяемые пользователем входные сигналы были выбраны для того чтобы соответствовать условиям испытания сообщенным Хербертом et al. для такого же материала [4-5]. Испытания были дирижированы на комнатной температуре.

Результаты и Обсуждение

Результаты для модуля и коэффициента потерь хранения показаны в Диаграммах 4 и 5. адвокатского сословия Ошибки на символах представляют одно стандартное отступление на среднем.

Диаграмма 4. модуль Хранения как функция частоты как определено значением по умолчанию и в тарировке situ. Результаты от этой работы сравнены при ранее опубликованные результаты полученные вмятием и DMA [4].

Диаграмма 5. Коэффициент потерь как функция частоты как определено значением по умолчанию и в тарировке situ. Результаты от этой работы сравнены при ранее опубликованные результаты полученные вмятием и DMA [4].

Эти диаграммы сравнивают результаты присутствующей работы при те полученные Хербертом et al. [4-5] для такого же материала. Херберт et al. использовали и DMA (Аппаратуры TA) и вмятие (Индентер Keysight XP Nano). Для испытания вмятия, они использовали плоск-законченный пунш подобного диаметра (~100 микронов). Они использовали изготовленный на заказ метод испытания вмятия который не был имеющ на рынке.

Согласование между результатами настоящего момента и результатами вмятия сообщенными Хербертом et al. превосходно. Небольшие разницы, специально на 50 Hz, могут быть объяснены немножко более высокой температурой для присутствующих результатов потому что свойства этого материала сильная функция температуры [5].

Дано глубокомысленные разницы в методе испытания и геометрии образца, согласование с DMA также выдающее. «Вобуляция» в результатах DMA на более высокая частота вероятно должна к недостаточному определяя влиянию аппаратуры, хотя Херберт et al. сообщают что аппаратура была откалибрирована согласно инструкциям изготовления.

Резонирующая частота аппаратуры (ли DMA или вмятие) зависит обратно на moving MASS. То есть, более большая moving масса значит более низкую резонирующую частоту. На испытывая частотах более больших чем резонирующая частота, реакция прибора будет прогрессивно более влиятельной - динамическая жесткость увеличений аппаратуры остро. Точно предсказывать эту реакцию будет прогрессивно важне. Поэтому, аппаратура испытания с более малой moving массой предлагает определенные экспириментально преимущества.

Заключения

Индентер G200 Keysight Nano успешно был использован для того чтобы измерить сложный модуль сильно пластицированного поливинилового хлорида. Результаты согласились хорошо при те полученные другими используя динамический механически анализ (DMA) и динамическое вмятие. Динамическое вмятие предлагает определенные преимущества над DMA. Во-первых, сложный модуль можно измерить по месту для малых томов материала. Во-вторых, тарировка аппаратуры более менее критическая потому что более малая moving масса значит что аппаратура имеет более малое влияние на измерениях.

Справки

[1] I.N. Sneddon, «Отношение между нагрузкой и прониканием в axisymmetric проблеме Boussinesq для пунша произвольного профиля,» Int. J. ENG Sci., VOL. 3, pp. 47-56, 1965.

[2] W.C. Оливер и G.M. Pharr, «Улучшенный метод для определять твердость и модуль пластичности используя нагрузку и смещение воспринимая эксперименты по вмятия,» J. Mater. Res., VOL. 7 (Номер 6), pp. 1564-1583, 1992.

[3] J-L. Loubet, B.N. Lucas, W.C. Оливер, «Некоторые измерения вязко-эластических свойств с помощью nanoindentation,» Издание NIST Специальное, VOL. 896, pp. 31-34, 1995.

[4] НАПРИМЕР Херберт, W.C. Оливер, G.M. Pharr, «Nanoindentation и динамическая характеризация вязко-эластических твердых тел,» J. Phys. D: Appl. Phys., VOL. 41, pp. 1-9, 2008.
Full-text:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] НАПРИМЕР Херберт, W.C. Оливер, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, «Измеряющ учредительное поведение вязко-эластических твердых тел в времени и частотной области используя плоское вмятие пунша,» J. Mater. Res., VOL. 24 (Номер 3), 2009.

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride

[7] J.L. Сено, P. Agee, НАПРИМЕР Херберт, «Непрерывное измерение жесткости во время оборудованного испытания вмятия,» Экспириментально Методы, Январь 2010.
Первая страница: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

О Технологиях Keysight

Keysight глобальные электронные технология и лидер рынка измерения помогая преобразовать опыт измерения своих клиентов через рационализаторство в беспроволочном, модульном, и программных решениях. Keysight обеспечивает электронные аппаратуры измерения и системы и родственное ПО, инструменты для конструирования ПО и обслуживания используемые в конструкции, развитии, изготовлении, установке, раскрытии и деятельности радиотехнической аппаратуры. Информация о Keysight доступна на www.keysight.com.

Источник: Технологии Keysight

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Технологии Keysight

Date Added: Jun 8, 2011 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 07:35

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit