Quais são as considerações mais importantes ao escolher um sistema de teste para análise mecânica dinâmica?
1. SEM RESSONÂNCIAS MECÂNICAS
A análise mecânica dinâmica (DMA) é o estudo do comportamento dinâmico de um material ou componente. Na maioria das vezes as características do DMA são estudadas em função da velocidade variada em uma amplitude fixa de deslocamento, portanto em função de uma frequência variada. Como a frequência de excitação é aumentada, a precisão da medição dinâmica do transdutor pode ser adversamente afetada. A excitação de alta frequência pode produzir inadvertidamente modos mecânicos ressonantes dentro da estrutura do quadro, o que muitas vezes corromperá a precisão de medição dos transdutores de deslocamento e força.
Medições típicas de transdutores de deslocamento com referência de quadro (seja LVDT ou Encoder) podem ser corrompidas por movimentos errôneos na base de referência de montagem transdutor devido a vibrações ressonantes. As medições do transdutor de força podem ser corrompidas devido à alta aceleração induzida em um transdutor devido a vibrações ressonantes. Esta aceleração pode resultar em erros inercialmente significativos na medição da força. Há técnicas que podem ajudar a reduzir a sensibilidade de um transdutora estas vibrações indesejáveis, mas estas técnicas não são livres de concessões. Uma abordagem mais eficaz é eliminar todas as ressonâncias mecânicas da estrutura que possam estar presentes na faixa de operação dosistema. Com uma calibração dinâmica padrão , uma verificação dinâmica pode confirmar que suas medições DMA não estão corrompidas por nenhuma ressonância mecânica. Um bom sistema DMA não exibirá nenhum modo mecânico prejudicial ressonante no eixo de medição
2. CAPACIDADE DE MEDIR ATRAVÉS DE AMPLITUDES EXTREMAS DE FAIXA DINÂMICA
As exigências de testes DMA muitas vezes empurram os limites da amplitude da força dinâmica e dos transdutores de movimento. Para alguns materiais de elastômeros e termoplásticos, as medições são frequentemente exigidas, tanto acima quanto abaixo da temperatura de transição vítrea dentro da mesma configuração de teste. O módulo elástico do material (e rigidez) pode mudar por um fator de 1.000 quando faz a transição de temperaturas abaixo da transição vítrea na qual o material é duro como vidro, para temperaturas acima da temperatura de transição vítrea na qual o material é elástico e relativamente macio.
Isto implica que se uma força sinusoidal constante fosse aplicada em toda a instalação de teste, os deslocamentos de material na região vítrea poderiam ser relativamente pequenos. Mas essa mesma amplitude de força sinusoidal aplicada acima da transição vítrea, quando a rigidez poderia mudar por um fator de 1.000, significa que o deslocamento acima da transição vítrea também mudaria por um fator de 1.000. Por outro lado, se uma força sinusoidal constante fosse aplicada em toda a instalação de teste, as forças do material na região elástica poderiam ser relativamente pequenas. Mas essa amplitude constante de deslocamento aplicada acima da transição vítrea, quando a rigidez poderia mudar por um fator de 1.000, significa que a amplitude de força também mudaria por um fator de 1.000. Ambos os cenários requerem um sistema de teste com a capacidade de medir por meio de amplitudes de alcance dinâmico extremas.
3. CONTROLE SUPERIOR DE AMPLITUDE DINÂMICA
A maioria dos elastômeros e termoplásticos tem uma significativa não-linearidade de amplitude, o que significa que o módulo elástico (ou rigidez) medido do material depende da amplitude da excitação aplicada . Diferentes amplitudes de entrada (deslocamento ou força) resultarão em diferentes medições de rigidez ou módulo. De fato, o objetivo de alguns programas de teste é medir esta dependência de amplitude. Para estes testes é aplicada uma varredura de amplitude com uma frequência e temperatura fixas e o módulo de medição resultante é reportado. Para muitos testes, o parâmetro variável é a frequência de excitação e a temperatura do material. Mas como o módulo material e a resposta dos materiais são tão dependentes da amplitude, é extremamente crítico que a excitação de entrada de teste seja conhecida e controlada com precisão. Este controle de amplitude torna-se ainda mais difícil em frequências de teste mais altas.
O controle da amplitude dinâmica desejada é realizado de forma mais eficaz através de loops de servo-controle em tempo real e muitas vezes através de compensadores adicionais de loop externo. É importante que estas leis de controle tenham alta largura de banda e sejam robustamente estáveis. Malhas de controle de baixa largura de banda ou compensadores de malhas externas lentas podem impor mais "aprendizagem" ou ciclos de "convergência" sobre o corpo de prova e causar aquecimento interno do corpo de prova, resultando em dados de características materiais enganosos . A falta de leis de controle extremamente estáveis também pode resultar em instabilidade do loop de controle, que muitas vezes danifica o corpo de prova. Em resumo, o controle superior da amplitude dinâmica é um atributo crítico do sistema de teste DMA.
