動的機械分析用の試験システムを選択する際の最も重要な考慮事項は何でしょうか？
1. 機械的共振がない
動的機械分析（DMA）試験は、材料や部品の動的な挙動を研究するものです。多くの場合、DMA の特性は、一定の変位振幅で変化する速度の関数として、つまり変化する周波数の関数として研究されます。励起周波数が高くなると、トランスデューサの動的測定精度に悪影響を及ぼす可能性があります。高周波励起は、フレーム構造内に機械的な共振モードを意図せず発生させ、変位および力トランスデューサの測定精度を損なう場合があります。
典型的なフレーム参照型の変位トランスデューサの測定値（LVDTまたはエンコーダのいずれか） は、トランスデューサの取り付け基準ベースが 共振振動により誤った動きをすることで、損なわれることがあります。力トランスデューサの測定値は、共振振動によりトランスデューサに生じる高い加速度 によって、損なわれることがあります。この加速度により、 力の測定において重大な慣性誤差が生じる可能性があります。 トランスデューサのこれらの不要な振動に対する感度を下げるのに役立つ技術がありますが、これらの技術には 妥協がないわけではありません。より効果的なアプローチは、システムの動作範囲内に存在する可能性のあるフレームメカニカル 共振をすべて排除することです。動的較正 基準では、動的検証により、DMA の測定値が機械的な共振によって 損なわれていないことを確認できます。 優れた DMA システムは、測定軸に有害な機械的 共振モードを示すことはありません。
2. 極端なダイナミックレンジの振幅の測定が可能
DMA 試験の要求によって、力 と動きのトランスデューサのダイナミックレンジの振幅の限界が押し上げられることがよくあります。エラストマーや熱可塑性プラスチック材料の中には、 同じ試験 設定の中で、ガラス転移温度以上と以下の両方の測定が必要になることがよくあります。 材料の弾性率（および剛性）は、材料が ガラスのように硬いガラス転移温度以下の温度から、材料がゴム状態で 比較的柔らかいガラス転移温度以上の温度に移行する際に、1,000 倍も変化することがあります。
このことは、試験設定全体に一定の正弦波の力を加えれば、ガラス領域における 材料の変位は比較的小さくて済むことを意味しています。しかし、同じ正弦波の 力の振幅を、剛性が 1,000 倍に変化する可能性があるときに、ガラス転移の上に適用すると、ガラス転移の上の変位も 1,000 倍に変化することを意味しています。逆に、試験 設定全体に一定の正弦波の変位が適用されると、ゴム領域における材料の力は比較的小さくて済みます。しかし、一定の 変位振幅を、剛性が 1,000 倍に変化する可能性があるときに、ガラス転移の上に適用すると、力振幅も 1,000 倍に変化することを意味しています。 どちらの シナリオでも、極端なダイナミックレンジの振幅を測定する能力を持つ試験システムが必要です。
3. 優れた動的振幅の制御
エラストマーや熱可塑性プラスチックの多くは、著しい振幅の非線形性を持っています。つまり、 測定された材料の弾性率（または剛性）は、 加えられた励起の振幅に依存しています。入力振幅（変位または力）が異なると、 剛性または弾性率の測定結果も異なります。実際、いくつかの試験プログラムの目的は、この 振幅の依存性を測定することです。これらの試験では、一定の周波数と 温度で振幅スイープが行われ、その結果、測定された弾性率が報告されます。多くの試験において、 変化するパラメータは、励起周波数と材料温度です。しかし、材料の弾性率と 材料の応答は非常に振幅に依存しているため、試験の入力励起 振幅を知り、正確に制御することが非常に重要です。この振幅制御は、 試験周波数が高くなると、さらに難しくなります。
目的の動的振幅を制御するには、リアルタイムの サーボ制御ループと、多くの場合、追加の外部ループ補償器を使用するのが最も効果的です。 これらの制御則が高い帯域幅を持ち、強く安定していることが重要です。低帯域幅の制御ループや 緩慢な外部ループ補償器は、追加の「学習」 または「収束」 サイクルを試験片に課し、 試験片の内部加熱を引き起こし、誤解を招く材料特性 データをもたらす可能性があります。また、非常に安定した制御則がないと、制御ループが不安定になり、多くの場合 、試験片が損傷することがあります。 要約すると、動的振幅の優れた制御は、DMA 試験 システムの重要な属性です。
