¿Cuáles son las consideraciones más importantes al elegir un sistema de prueba para un análisis mecánico dinámico?
1. SIN RESONANCIAS MECÁNICAS
Las pruebas de análisis mecánico dinámico (DMA) son el estudio del comportamiento dinámico de un material o componente. La mayoría de las veces, las características del DMA se estudian como una función de velocidad variada a una amplitud de desplazamiento fija, por lo tanto, como una función de frecuencia variada. A medida que aumenta la frecuencia de excitación, la precisión de la medición dinámica del transductor puede verse afectada negativamente. La excitación de alta frecuencia puede producir inadvertidamente modos de resonancia mecánica dentro de la estructura del bastidor a menudo corrompen la precisión de medición de los transductores de desplazamiento y fuerza.
Las mediciones típicas de los transductores de desplazamiento con referencia al bastidor (ya sean LVDT o codificadores) pueden verse corrompidas por un movimiento erróneo en la base de referencia del montaje del transductordebidoa las vibraciones resonantes. Las mediciones del transductor de fuerza pueden corromperse debido a la alta aceleracióninducida sobre un transductor por vibraciones resonantes. Esta aceleración puede provocar errores de inercia importantes en la medición de la fuerza. Existen técnicas que pueden ayudar a reducir la sensibilidad de un transductora estas vibraciones no deseadas, pero estas técnicas no están libres de riesgos. Un enfoque más eficaz es eliminar todas las resonancias mecánicas del bastidor que puedan estar presentes en el rango de funcionamiento del sistema. Con un patrón de calibración dinámico, una verificación dinámica puede confirmar que sus mediciones de DMA no están corrompidas por ninguna resonancia mecánica. Un buen sistema DMA no presentará ningún modo resonante mecánico perjudicial en el eje de medición.
2. CAPACIDAD DE MEDIR EN AMPLITUDES DE RANGO DINÁMICO EXTREMO
Los requisitos de las pruebas DMA suelen superar los límites de la amplitud del rango dinámico de los transductores de fuerza y movimiento. Para algunos elastómeros y materiales termoplásticos, las medicionesa menudo se requieren tanto por encima como por debajo de la temperatura de transición vítrea dentro de la misma configuración dela prueba. El módulo elástico del material (y la rigidez) puede cambiar por un factor de 1000 cuando se pasa de temperaturas por debajo de la transición vítrea en la que el material es duro como el vidrio, a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea en la que el material es gomoso y relativamente blando.
Esto implica que si se aplica una fuerza sinusoidal constante a lo largo de la configuración de la prueba, losdesplazamientos del material en la región vítrea podrían ser relativamente pequeños. Pero esa misma amplitud de fuerza sinusoidal aplicada por encima de la transición vítrea, cuando la rigidez podría cambiar por un factor de 1000, significa que el desplazamiento por encima de la transición vítrea también cambiaría por un factor de 1000. Por el contrario, si se aplicara un desplazamiento sinusoidal constante en toda la configuración de la prueba, las fuerzas del material en la región gomosa podrían ser relativamente pequeñas. Sin embargo, esa amplitud de desplazamiento constante aplicada por encima de la transición vítrea, cuando la rigidez podría cambiar por un factor de 1000, significa que la amplitud de la fuerza también cambiaría por un factor de 1000. Ambos escenarios requieren un sistema de prueba con la capacidad de medir a través de amplitudes extremas de rango dinámico.
3. CONTROL SUPERIOR DE AMPLITUD DINÁMICA
La mayoría de los elastómeros y termoplásticos tienen una amplitud significativa no lineal, lo que significa que el módulo de elasticidad medido (o rigidez) del material depende de la amplitud de la excitación aplicada. Diferentes amplitudes de entrada (desplazamiento o fuerza) darán como resultado diferente rigidez o módulo medidos. De hecho, el propósito de algunos programas de prueba es medir esta dependencia de amplitud . Para estas pruebas, se aplica un barrido de amplitud con una frecuencia y temperatura fijas y se informa del módulo medido resultante. Para muchas pruebas, el parámetro variado es la frecuencia de excitación y la temperatura del material. Si embargo, como el módulo del material y la respuesta de los materiales dependen tanto de la amplitud, es extremadamente crítico que la amplitud de la excitación de entrada de la prueba se conozca y se controle con precisión. Este control de amplitud se vuelve aún más difíci la frecuencias de prueba más altas.
El control de la amplitud dinámica deseada se consigue de forma más eficaz mediante circuitos de servocontrol en tiempo real y, a menudo, a través de compensadores adicionales del circuito exterior. Es importante que estas leyes de control tengan un buen ancho de banda y sean estables. Los circuitos de control de bajo ancho de banda o los compensadores de circuito exterior lentos pueden imponer ciclos adicionales de"aprendizaje " o "convergencia" en la probeta y provocar un calentamiento interno de la misma, lo que da lugar a datos característicos del material engañosos. La falta de leyes de control extremadamente estables también puede dar lugar a la inestabilidad del circuito de control, que a menudo daña la probeta. En resumen, el control superior de la amplitud dinámica es un atributo crítico del sistema deprueba DMA.
