试样夹具：拉伸-压缩-剪切测试
万能拉伸夹具
Metravib 万能拉伸夹具是用途最广泛的试样夹具
巧妙的设计使其适用于薄膜、纤维以及矩形固体材料。
具有20mm宽的可调节夹面，具有两种面不同形状的夹持面，以不仅适用刚性材料，还可适用柔性材料并避免产生压痕。
4个可拆卸的夹面专门用于纤维和薄膜材料，避免了夹面损伤撕裂样品的风险
它们可以通过有效地夹紧纤维和薄膜避免滑动，并通过精确调整拉力来精准地定位它们。
面上的刻度极大的方便了试样放置，对中工具便于上下夹具的相对平行，并确保其角度定位的精确调整。可测试样高度最大可达60mm。
万能拉伸夹具适用于：薄膜，包括树脂、粘合剂、皮革和纸张；纤维，包括纤维、玻璃纤维、毛发和线束；棒材，包括矩形或管状试样。热塑性聚合物，热固性聚合物，橡胶条，纸板，纸张，皮革，皮质，食品等。
平行压缩板最适合软固体和中等模量的固体直径为40毫米，表面有同心圆刻度，用于优化试样定位。可以测试高达最大60毫米高的试样。
使用合适的胶水粘合有时是解决测试困难材料的一种巧妙的方法。
推荐对所有类型的固体材料、热塑性聚合物、热固性聚合物、弹性体、沥青、食品等进行压缩试验。
固体剪切
两个相同材料的同尺寸试样被粘接在三个圆柱形金属棒之间。得到的三明治试样被夹在3个夹持套件棒之间，中间的钢棒提供激励，两侧的钢棒固定。
这种几何形状目前用于橡胶测试。在轮胎行业，它对应于轮胎制造商及其材料供应商采用的标准测试。
该几何结构适用于覆盖较大应变范围和表征弹性体的非线性行为(Mullins & Payne效应)。
结合DMA+机械框架机架的高刚性，可以精确测量粘弹性性能，包括试样会变得非常坚硬的玻璃化转变区域。
剪切试样
试样夹具：剪切试验
膏状材料剪切
这种特殊的夹具专门用于膏状材料的分析。
可有效的进行固化和聚合过程的分析。
特别适用于热固性聚合物。
在一次测试中可以测量到粘度的大幅度变化。
一套夹具可以适应各种粘度或剪切模量范围仅需要小于1cm³的材料体积
薄膜剪切
聚合物薄膜通常用拉伸夹具进行测试。
然而，对于在特定应力或温度条件下表现出尺寸变化较大的材料，会因为尺寸膨胀太大而无法进行传统的拉伸试验。
薄膜剪切夹具提供了一种有效的测试解决方案，可以在不施加静态应力或应变的情况下实现相应测试。
薄膜剪切夹具用于测试由于较大应变和较大温度变化而使得模量大幅变化的样品。
在试样安装在夹具上前时，应确保样品平整。
一套夹具可以满足多种试样尺寸。试样表面尺寸可达30x50mm
液体剪切
这个特殊的夹具专门用于分析液体材料 。
这个夹具适用于分析固化和聚合过程。
特别适用于低粘度材料
在一次测试中可以测量到粘度的大幅度变化。
一套夹具可以适应多种粘度或剪切模量范围仅需要小于3 cm³的材料体积
4点弯曲
在4点弯曲试验中，试样自由放置在2个横向外侧支撑上，而试样中间反向相对的2个支撑施加静载荷和动态激励组合。
4点弯曲测试配置中与3点弯曲模式的测试配置相比，试件承受的弯曲应力在试件上分布得更均匀。这可以降低应力集中，从而可以更准确地预测疲劳寿命，并更好地了解材料在循环载荷下的行为。
跨度从32毫米到116毫米可调，支撑宽度为26毫米，可以测试更多种类的材料和样品尺寸。
通过专用工具实现上下两部分之间的完美对中。
夹具上的试样刻度便于对试样简单准确的轻松定位和优化定位
4点弯曲试验适用于高模量材料，如热塑性塑料、聚合物、热固性聚合物、金属、合金、陶瓷、玻璃等。
3点弯曲
众所周知，3点弯曲夹具可准确对高模量材料进行测量抗变形能力强的材料的模量。试样自由放置在两个外侧横向支撑上，而试样中间的反向相对支撑施加静载荷和动态激励组合。
根据所推荐的形状因子，可以获得较好的精度和重复性。
低摩擦的支撑可以得到一个很高分辨率的Tan Delta测量。
跨度可从16毫米调节到112毫米，支撑宽度为26毫米，可以测试更多种类的材料和样品尺寸。
通过专用工具实现上下两部分之间的完美对中。
夹具上的试样刻度便于对试样简单准确的轻松定位和优化定位
3点弯曲试验适用于高模量材料，如热塑性聚合物、热固性聚合物、金属、合金、陶瓷、玻璃等。
单悬臂和双悬臂
与3点弯曲夹具相反，单悬臂和双悬臂夹具需要夹紧试样。
试样夹在3个夹持支撑口内，由中心夹持支撑口提供激励， 而不需要控制静载荷。
跨度可从30毫米调节到112毫米，支撑宽度为26毫米，可以测试更多种类的材料和样品尺寸。
该测试方案特别适用于因温度影响而表现出较大性能变化的热塑性聚合物。
它也可用于热固性聚合试验。
一般来说，悬臂夹具是分析材料性能的实用工具，但夹持效应限制了所获得数据的准确性。
*温度控制由标准的DMA+测试腔提供。
即使在高达80°C的受控温度下，也可以精确分析由于液体吸收附对材料机械性能的影响。
夹具为惰性不锈钢结构，铝制贮液槽及其无密封设计确保了它适用于各类液体。例如盐溶液和油。
在液体容器中试样附近配有热电偶，可精确测量样品温度。
使用Xpander实现完全自动化
Xpander包括 6 轴机械臂， 可拆卸试样仓， 最多容纳 444 组试样
压缩和剪切模式下昼夜连续测试，无需人工干预
Xpander 只需要2 小时的简单安装，即可与 DMA+联用，无需对原 DMA+进行改造，操作员可在 15 分钟内从传统 DMA+模式切换到Xpander全自动模式
玻璃转化测定
DMA被认为是精确测定高分子材料玻璃化转变(Tg)的最精确技术。
测试是在一个可控的、连续的变温速率下进行该测试是DMA 测试中最常用的测试之一，它还能准确了解粘弹性 性能及其与温度的关系；这些数据对于确定工业应用中特定材料的使用温度范围至关重要。
DMA + 系列产品的激振力范围特别宽，既可用于小试样，也可用于较大尺寸的试样；这样可以获得更能代表材料结构的数据，并通过减少尺寸测量不准确对模量测量的影响来提高精度。
频率相关性
材料的粘弹性能与激励频率密切相关。如果按照传统方法以 1 赫兹 的频率确定玻璃化转变，那么材料的阻尼和模量可能会随着温度和频率的变化而发生不同的急剧变化。DMA分析为需要特定性能的特 定最终用途应用提供了完美选择合适材料的关键。左图显示了环氧树脂机械性能的频率依赖性。
高频测试
DMA测试技术的一大优势点是可以研究不同激励频率下的粘弹性特性。
左图显示了从跑鞋鞋底中提取的圆柱形橡胶样品在1000 Hz时的模量 和Tanδ。
这些典型结果表明，由于聚合物链在快速振动机械激励下的响应不同， E′和Tan δ随频率的变化都略有增加。频率扫描测试已被证实对了解许
多不同聚合物在使用过程中的行为发挥重要作用是有用的，例如跑鞋 的抓地能力。
DMA+测试机架的独特设计旨在提供从准静态到1 KHz的独特频率范围 的分析。
主曲线计算
大频域粘弹性特性的测定是橡胶基材料(减振、减噪、轮胎抓地性能 力等)发展的关键。
尽管Metravib DMA+能够在不同温度下直接测量高达1kHz激励频率下 的材料粘弹性特性，但频率/温度等效定律原理允许通过主曲线计算外推更高频域的模量和Tanδ。
这个例子显展示了一种橡胶材料的主曲线，并结合了WLF模型和阿伦 尼乌斯（Arrhenius）模型。
智能参数选择功能可确保主曲线计算具有完美的重复性，避免任何操作影响。
蠕变试验和长时期蠕变预测
蠕变试验包括在固定时间内施加的静态应力，并测量由此产生的应变。 恢复试验包括释放撤除应力并跟踪记录材料试样的松弛情况。
这种蠕变试验可以在连续不同的温度阶段下进行实验。
松弛时间、永久变形可以准确描述材料在该温度下对特定应力或应变的稳定性。
通过Dyna+专用的TTS功能，基于时间/温度等效原理，这些数据可以 用来预测材料的长时期蠕变。通过相对较短的实验，可以对最终使用产品在预期寿命内的性能老化情况进行精确评估排序。
湿度依赖性
对水敏感的材料可使用专用湿度模块在设置好的湿度下进行测试。
以可生物降解的聚合物壳聚糖为例，在湿度增加的情况下，水会对聚合物的结构及其粘弹性能产生巨大影响： 在 90% 相对湿度下，剪切模量下降 100 倍，而 Tanδ值在 80% 相对湿度下达到峰值。
另外，还有附加附件可以支持在测试时将样品浸入液体中。
固化效果
固化程度对于确保达到聚合物基体的标称机械性能是非常重要的。 固化不充分会导致样样试样的纤维层之间或外表和内部之间的粘合强度不足，并在脱模时产生潜在的形状扭曲。
例如左侧的示例，在测试#1中，环氧基材料的样品在高达250°C的温 度扫描斜坡上进行测试，它呈现出具有两个Tan Delta峰的模糊玻璃化转变。
第二次连续相同的测试(#2)展示了一个更清晰的玻璃化转变过渡与更 高的振幅Tan Delta幅值。
试验#2凸显了试样最初固化不良，并且在试验#1中的后期完成固化。 连续第三次试验显示E和Tan Delta完全与试验#2重叠，#2并证明达到了标称机械性能。
疲劳测试
Dyna+疲劳模块可以控制波形、振幅、频率和应变或应力，从而实现 疲劳测试。
测试可以进行在数百、数千或数百万疲劳周次个循环周期中执行。 在旁边的例子中，玻璃环氧复合材料试样在1400次循环疲劳周次之前
保持恒定的力学性能，其中模量下降和Tan Delta飙升是试样内部机械 力学断裂的表特征。
将Xpander与DMA+相结合，可以在没有操作人员干预操作的情况下对数百个样品进行自动疲劳测试。
时间信号
Lissajous（李萨如）应力-应变曲线是一种快速、直观的显示， 用于识别表征材料的行为。
对于橡胶基材料表现出对动态激励的复杂响应，Lissajous曲线提供 了对非线性响应的洞察，以紧凑的方式展示这种复杂的机械力学行为，特别有利于各种材料之间的比较，便于进行能量耗散和能量耗 散比的计算。
Dyna+使位移、和力的时间信号的存储成为可能。这些强大的信息 赋予可以快速执行材料行为的相关专业知识，并快速有效地对响应各种材料进行比对之间的比较。
压缩生热测试(HBU)
当橡胶基材料处于高应变动态疲劳振幅时，会发生压缩生热热累积。 根据最终用途的不同，这种特性可能是至关重要的。
将圆柱形试样施加一个静态力，并以固定的频率和控制的应变加载幅， 连续施加一个外部的压力。
使用专用HBU试样架夹具可以测量试样一端的表面温度(66.57°C)，而 在试验结束时，气体驱动温度探头快速刺入样品内部，刺入的问题探头来测量试样核心温度(124.8°C)。压缩生热试验可以为预估橡胶基产品的使用性能和预期使用寿命提供关 键数据。
疲劳裂纹扩展试验
抗疲劳和抗裂纹扩展是橡胶基材料面临的主要问题。疲劳裂纹扩展模块使 DMA+可以进行裂纹扩展测试。
在试样中产生初始裂纹后，对其进行控制波形、频率和变形或应力的疲劳 试验。
在连续疲劳试验中，同一试验中最多可检测到4个裂纹，由可移动数字相机 精确检测裂纹尖端位置的变化。
左边图中的数据显示了裂纹扩展速率(单位为纳米/周期)与施加在试样上的 能量G(单位为焦耳/ m²)之间的关系。这些数据对于最终用途产品的寿命预测至关重要。
DMA+系列是独特的DMA，将高DMA测试能力和先进的疲劳裂纹扩展测试结 合在一个仪器中。
老化
DMA的精细分析能力性能可以很容易地区分由于化学或物理老化等许多因素 引起的机械力学行为变化。
旁边的例子显示了相同PVC的6个不同老化的试样的热响应。
人们可以注意到不同各种剪切模量和Tan Delta曲线之间的强烈差异：材料的 玻璃化转变受到老化的极大影响。这些数据是处理材料寿命、各种力学性能、破坏强脆性极限等的关键参数。
电动汽车的新挑战
电动汽车的发展带来了新的挑战：通过移除热发动机，车辆内部的噪 音水平与以前的热车辆有很大不同，以不同方的式影响用户的声学舒适性。
由于对节能和新型NVH要求的不断提高，给减重和材料选择带来了持 续的压力。
片层状成型聚合物(SMC)作为汽车零部件中传统材料的轻量化替代品 具有相当大的潜力。
新的研究着力于通过在其结构中加入热塑性弹性体(TPE)来优化其阻 尼能力。
旁边的图显示了用DMA+300在3点弯曲模式下测试的3个SMC试件的 Tanδ (阻尼)。3个SMC试件由不同厚度的TPE层组成。在SMC内部添加TPE层的阻尼特性的好处是显而易见的:TPE层越高，阻尼越高。
