Metravib - Acoustic1

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DMA + 100 / DMA + 150 / DMA + 450 : La référence en essais électrodynamiques Les DMA+100, DMA+150, DMA+450 sont des Analyseurs Mécaniques Dynamiques "stand-alone" qui bénéficient de bâtis de très grande rigidité offrant des domaines de raideur mesurable et d’analyse en fréquences uniques sur le marché. Le catalogue de porte-échantillons disponibles, et les logiciels d’analyse DYNATEST et MULTIDYN en font un nouveau type de machine d’essais électrodynamique universelle qui va au-delà des instruments de DMA classiques. Principaux atouts ❚ Bâti mécanique de très grande rigidité (supérieure à des machines servohydrauliques) ❚ Force élevée : 100, 150 ou 450 Newtons ❚ Domaine de mesure unique : 7 décades de variation de module en un même essai ❚ Domaine de fréquence unique : de 1 E -5Hz à 1000 Hz ❚ Haute précision de mesure ❚ Analyse d'échantillons de taille représentative du matériau Principales utilisations ❚ Essais de DMA, TMA, DMA/TMA simultanés grâce au logiciel DYNATEST ❚ Essais de fatigue, essais à forme d’onde asservie grâce au logiciel MULTIDYN ❚ Mesure précise des propriétés viscoélastiques ❚ Détermination des transitions vitreuses et sous vitreuses Caractéristiques mécaniques uniques et maîtrise technologique La très grande rigidité des bâtis mécaniques représente une composante essentielle des performances des DMA+. Les technologies utilisées pour la génération du signal d’excitation, la mesure du déplacement et de la force transmise à l’échantillon, l'asservissement des conditions d'essais, ont été spécialement étudiées par les ingénieurs de 01dB-<strong>Metravib</strong> , spécialistes en mécanique vibratoire, pour donner à la gamme DMA+des performances inégalées. Ceci permet aux DMA+ d’assurer une mesure de très grande précision des modules complexes et de Tan δ. ❚ Enceinte thermique à vitesse de chauffe élevée ❚ Course de déplacement utile jusqu’à 12 mm pour les essais de fluage et relaxation de contrainte ❚ Vaste choix de porte-échantillons pour tous types de matériaux solides, pâteux et liquides ❚ Grande évolutivité pour répondre à des besoins d’analyse spécifiques ❚ Maintenance réduite ❚ DMA+100N, et DMA+150 : particulièrement bien adaptés pour polymères et composites (matériaux polymérisés, suivi de polymérisation, fatigue) ❚ DMA+450N : particulièrement bien adapté pour les essais et la caractérisation d'élastomères (Effet Mullins, effet Payne, balayage en fréquence...) Analyse des matériaux solides, pâteux et liquides Grâce à une gamme importante de porte-échantillons, les DMA+100, DMA+150, DMA+450 peuvent analyser une grande diversité de matériaux et de dimensions d’échantillons. Le choix du porte-échantillon permet d’adapter l’instrument: ❚ aux différents modes d’excitation (traction, compression, flexion, cisaillement) ❚ à la nature du matériau (solide, pâte, liquide) ❚ aux dimensions variées des échantillons (plaques, cylindres, films, fibres, gels, mousses…) ❚ à l’état du matériau attendu lors de l’analyse (état vitreux, transition vitreuse, état caoutchoutique, durcissement, fluidification, fusion...) Grande polyvalence et flexibilité Les DMA+ sont équipés du logiciel DYNATEST spécialement développé pour assurer le pilotage, l’acquisition et l’exploitation des données. De nombreux modes d’essais permettent d’analyser la dépendance des propriétés mécaniques du matériau à de multiples paramètres (température, fréquence d’excitation, déformation, force, temps, histoire mécanique ou thermique...) De plus le calcul instantané de courbes maîtresses, les essais de fluage /relaxation de contrainte et de TMA, offrent aux DMA+ une grande flexibilité. Un DMA et une machine de fatigue en un seul instrument Le logiciel MULTIDYN permet d’assurer l’asservissement de la forme d’onde appliquée à l’échantillon et d’apporter au DMA+ les fonctionnalités d’une machine de fatigue, et une polyvalence unique. Des élastomères aux matériaux polymères renforcés, les essais de fatigue peuvent être réalisés sans réelle limite du nombre de cycles, ni de la durée d’essai. Flexion 3 points Flexion simple / double cantilever Plateaux de Compression Pinces de traction pour films Cisaillement plan Cisaillement pour matériaux pâteux Pinces de traction pour barreaux Pinces de traction pour fibres Pinces de cisaillement pour films Cisaillement pour liquides
Applications des analyseurs Mesure de la transition vitreuse et de la fusion La DMA est reconnue comme la technique la plus précise permettant la détermination de la température de transition vitreuse (Tg). La précision de mesure de Tg des DMA MetraviB est obtenue grâce à de nombreuses innovations et particularités techniques : auto-calibration de la mesure de l’angle de perte, qualité de régulation thermique, asservissement des conditions dynamiques de l’essai... Par convention l’analyse est couramment réalisée à 1Hz ; dans l’exemple ci-contre un échantillon de PET a été analysé entre des pinces de traction compression ; l’essai poursuivi à haute température permet également de déterminer la température de fusion ; il révèle la capacité singulière des DMA+ à caractériser des variations de propriétés mécaniques gigantesques : pendant l’essai le module varie d’un facteur 50000 ! Mesure de transitions sous-vitreuses La détermination de ces phénomènes de très petites amplitudes (transitions β et γ) sur la courbe de Tan δ est particulièrement informative puisque qu’elle conduit aux performances de résistance à l’impact des polymères. Le large domaine d’analyse de raideur et la précision de mesure des Analyseurs Mécaniques Dynamiques MetraviB permettent de faire ce type d’analyse dans des modes de sollicitation et sur des géométries très variées selon les échantillons de matériaux disponibles. Effet de la fréquence La fréquence d’excitation peut avoir une influence sensible sur le module et le facteur de perte d’un matériau polymère ; de même sa transition vitreuse peut évoluer de manière significative en fonction de la fréquence d’excitation. La caractérisation de la dépendance à la fréquence du comportement du matériau sera d’autant plus importante, que celui sera sollicité dynamiquement dans son utilisation finale, en particulier si celui-ci est utilisé pour une fonction amortissante dans un environnement vibratoire. Dans l’exemple ci-contre une résine époxy, analysée avec un DMA+ 100, présente une augmentation de Tg de 11°C pour une variation d’excitation de 0,1Hz à 10Hz. Optimisation d’un procédé de transformation La réaction de réticulation d’un polymère se caractérise par le passage d’un état pâteux à un état solide, en passant par une phase de fluidification, sous les effets concurrentiels de la température et de la réaction chimique. La grande rigidité du bâti d’un DMA+ 150, et le mode auto-contrôle de Dynatest permettent de suivre en continu l’évolution du module de cisaillement au cours d’un essai et de déterminer les temps caractéristiques du process : viscosité minimale, temps de gel... Différents porte-échantillons permettent de réaliser ce type d’essai selon la nature du matériau (préimprégné, résine …) Dans l’exemple ci-contre, une résine thermodurcissable a été analysée en cisaillement ; on notera les points caractéristiques et les variations importantes du module au cours de cet essai ( facteur 10 millions !) β : -18°C Tg : 82°C Tg (0,1Hz) : 144,6°C Fluidification Gélification Fusion : 128°C Tg : 48°C Tg (10Hz) : 155,8°C Caractérisation des propriétés non linéaires des élastomères Quelle que soit leur formulation, les élastomères présentent des lois de comportement complexes sous sollicitation statique et dynamique. Grâce à un contrôle précis du taux de déformation appliqué à l’échantillon et à une force d’excitation importante, DMA+ 450 permet l’analyse sur une plage de taux de déformation particulièrement large : de 0,1% à 300%. Les multiples paramétrages de Dynatest permettent de simuler de façon précise des conditions de sollicitation complexes et font des DMA+ des outils indispensables pour le dimensionnement et l’optimisation du comportement mécanique des pièces en élastomère. Essai de fatigue Grâce au logiciel Multidyn, les essais de fatigue sont possibles avec la gamme DMA+ et ce, sur une large gamme de températures ; l'excitation à haute fréquence permet de raccourcir considérablement la durée des essais. On voit dans l’essai ci contre d’un échantillon de Viton sollicité à 30Hz en cisaillement, la chute importante du module au bout de 100000 cycles, due à un endommagement de l’échantillon (fissuration). L’essai est réalisé avec asservissement de la forme d’onde (ici sinusoïdale) ; cette fonctionnalité permet de reproduire des conditions d’essai spécifiques, représentatives d’une utilisation finale du matériau. Caractérisation du vieillissement des matériaux L’analyse comparative d’un matériau composite neuf et du même matériau ayant subi un vieillissement thermomécanique permet de mettre en évidence des propriétés mécaniques sensiblement différentes. Dans le cas ci-contre, le vieillissement du matériau a entraîné une chute du module élastique d’un facteur 4, et une augmentation de la température de transition vitreuse de 40°C, avec une perte drastique de la valeur d'amortissement (0,32 à 0,17). Essai immergé L’impact de l’absorption d’eau sur les propriétés mécaniques d’un polymère peut être caractérisé en réalisant l’essai sur un échantillon de polymère immergé dans de l’eau. Cet essai est très simple à réaliser ave un DMA 50 ; il suffit d'inverser la position du bâti mécanique et une fois l’échantillon en place, de le plonger dans un récipient ; tous les porte-échantillons du DMA 50N peuvent être utilisés pour ce type d’essai. Dans l’exemple de caractérisation d'un film polymère ci-contre, on note la chute rapide du module à l’immersion, qui se poursuit jusqu’à la rupture de l’échantillon. Prédiction du fluage à long terme La réalisation d’un essai de fluage de quelques minutes sur différents paliers de température consécutifs permet, via le calcul TTS (Time Temperature Superposition) de Dynatest, de prédire le fluage du matériau sur plusieurs mois ou années. L’essai de fluage peut être réalisé dans divers modes de sollicitation, classiquement en flexion 3 points sur des matériaux de module élevés , mais également grâce aux performances des DMA+ (grande rigidité du bâti et force d’excitation élevée) avec des mors de traction sur des éprouvettes de géométrie significative, vis-à-vis de la structure du matériau. Immersion Test Matériau neuf 1 an 10 ans Matériau veilli
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