Les machines d’essai électrodynamiques STEP Lab réalisent des essais DMA sur des échantillons de toutes tailles, du petit échantillon de matériau au composant, avec des fréquences pouvant atteindre 1 000 Hz et un contrôle précis de la force et du déplacement.
L’analyse mécanique dynamique (DMA) est un essai qui permet de caractériser les propriétés d’un matériau en fonction de la température, du temps, de la fréquence, de la contrainte et de l’atmosphère. On applique à l’éprouvette une petite déformation sinusoïdale, en contrôle de force ou de déplacement, puis on mesure sa réponse.
L’amplitude de la réponse et le déphasage permettent de déterminer les grandeurs caractéristiques de l’essai :
Module de conservation (E’)
La partie élastique : l’énergie restituée par le matériau.
Module de perte (E’’)
La partie visqueuse : l’énergie que le matériau dissipe.
Tan δ
Le rapport entre E » et E’. Il indique l’amortissement.
Transition vitreuse (Tg)
On l’identifie à partir du pic de tan δ en fonction de la température.
Jusqu’à 1 000 Hz sur les appareils UHF.
Conviennent également aux matériaux rigides et aux échantillons de grande section.
DMA, fatigue et autres essais dynamiques.
100 % électrique. Idéale pour les laboratoires.
Machine à très haute fréquence UHF
STEP Lab propose trois gammes de machines électrodynamiques pour les essais DMA : UD, XUD et UHF. Le choix dépend du matériau, de la force et de la fréquence requises.
UD - Fréquences allant jusqu’à 250 Hz
| UD SERIES | UNITS | UD01 | UD04 | UD08 | UD012 | UD025 | UD030 | UD050 | UD100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Max. Dynamic Force | kN | 0.70 | 4.00 | 8.00 | 12.00 | 25.00 | 30.00 | 50.00 | 100.00 |
| Max. Static Force | kN | 0.54 | 2.90 | 5.80 | 8.70 | 14.50 | 19.20 | 29.00 | 58.00 |
| Max. Test Speed | m/s | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 1.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
| Max. Test Frequency | Hz | 125* | 125* | 125* | 125* | 100 | 125* | 100 | 100 |
| Standard Stroke | mm | 80 | 250 | 250 | 250 | 130 | 100 | 130 | 130 |
| Cooling | Air | Air | Air | Air | Water closed circuit | Water closed circuit | Water closed circuit | Water closed circuit | |
| Working Temperature | °C | 5-30 | |||||||
| Facility Requirement | 3PH 400V | ||||||||
XUD - Fréquences allant jusqu’à 600 Hz
| XUD SERIES | UNITS | XUD05 | XUD010 | XUD020 | XUD030 |
|---|---|---|---|---|---|
| Max. Peak Force | kN | 5.5 | 10.4 | 20.5 | 31.2 |
| Max. Dynamic Force | kN | 1.5 | 2.7 | 5.4 | 8.1 |
| Max. Static Force | kN | 1.0 | 2.1 | 4.2 | 6.3 |
| Max. Test Speed | m/s | 6.0 | |||
| Max. Speed at Peak Force | m/s | 4.0 | |||
| Max. Test Frequency | Hz | 600 | |||
| Standard Stroke | mm | 220 | |||
| Working Temperature | °C | 5-30 | |||
| Cooling | Air | ||||
| Facility Requirement | 3PH 400V | ||||
UHF - Fréquences allant jusqu’à 1 000 Hz
| UHF Specs | UNITS | UHF04 | UHF010 | UHF020 | UHF025 |
|---|---|---|---|---|---|
| Max. Peak force | kN | 4.40 | 11.10 | 20.75 | 24.75 |
| Max. Dynamic force (Sinusoidal fatigue) | kN | 2.25 | 5.55 | 10.65 | 15.85 |
| Max. Static force | kN | 1.25 | 3.20 | 6.20 | 9.30 |
| Max. Test speed@Peak force | m/s | 5 | 5 | 2.7 | 2.7 |
| Max. Test frequency | Hz | 1000 | 1000 | 600 | 600 |
| Standard stroke | mm | 115 | 115 | 160 | 160 |
| Working temperature | °C | 5-30 | 5-30 | 5-30 | 5-30 |
| Cooling | - | Air | Air | Air | Air |
| Facility requirement | - | 3PH 400V | 3PH 400V | 3PH 400V | 3PH 400V |
| Standard | Materials | Mode / method | Quantity determined | Notes |
|---|---|---|---|---|
| ISO 6721-1 | Plastics | General principles | Definitions and principles shared by all parts of the series | Introductory part |
| ISO 6721-2 | Plastics | Torsion pendulum | Storage and loss components of the torsional modulus versus temperature | Low frequency |
| ISO 6721-3 | Plastics | Flexural vibration, resonance-curve method | Dynamic mechanical properties in flexure | Resonance method |
| ISO 6721-4 | Plastics | Tensile vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in tension | Forced vibration |
| ISO 6721-5 | Plastics | Flexural vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in flexure | Forced vibration |
| ISO 6721-6 | Plastics | Shear vibration, non-resonance method | Complex shear modulus G* | Typical frequencies from 0.01 to 100 Hz, storage moduli from 0.1 to 50 MPa |
| ISO 6721-7 | Plastics | Torsional vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in torsion | Better suited than shear mode for materials above 50 MPa |
| ISO 6721-11 | Plastics | Temperature scan | Glass transition temperature | Tg by DMA |
| ISO 6721-12 | Plastics | Compressive vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in compression | Forced vibration |
| ISO 4664-1 | Vulcanized and thermoplastic rubber | General guidance on free and forced vibration methods, for both materials and products | Dynamic properties (stiffness, damping) | Excludes rebound resilience and tests aimed mainly at fatiguing the rubber. 2022 edition |
| ISO 4664-2 | Vulcanized and thermoplastic rubber | Torsion pendulum at low frequencies | Shear modulus and mechanical damping | 0.1 to 10 Hz, very small strains |
| ASTM D4065 | Plastics | General practice for gathering and reporting DMA data | Elastic and loss moduli and transition temperatures versus temperature, frequency or time | 2020 edition |
| ASTM D4092 | Polymers | Terminology | Definitions of terms used in dynamic mechanical measurements | 2021 edition |
| ASTM D5023 | Plastics | Flexure, three-point bending | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5418 | Plastics | Flexure, dual cantilever beam | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5026 | Plastics | Tension | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5279 | Plastics | Torsion | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D4440 | Plastics | Melt rheology | Dynamic mechanical properties of the melt | |
| ASTM E1640 | Amorphous and semi-crystalline materials | DMA | Locating the glass transition region and assigning Tg | For materials with a modulus from 0.5 MPa to 100 GPa. 2023 edition |
| ASTM D7028 | Polymer matrix composites | DMA | Glass transition temperature (DMA Tg) | |
| ASTM D5992 | Vulcanized rubber and rubber-like materials | Guide to vibratory methods: free resonant, forced resonant and forced non-resonant | Stiffness, damping and dynamic modulus | Also applicable to finished products |
| ASTM E1867 | DMA instruments | Calibration | Temperature calibration | 2022 edition |
| ASTM E2254 | DMA instruments | Calibration | Storage modulus calibration | 2024 edition |
| ASTM E2425 | DMA instruments | Verification | Loss modulus conformance | 2021 edition |
Par type de matériau et d’échantillon
En quoi consiste un essai DMA ?
Un essai DMA (analyse mécanique dynamique) applique à l’éprouvette une petite déformation, ou une force, oscillant de manière sinusoïdale, et en mesure la réponse : l’amplitude et le déphasage entre la contrainte et la déformation. À partir de ces données, on calcule le module de conservation, le module de perte et la tangente δ. L’essai est réalisé en faisant varier la fréquence, la température ou l’amplitude, tandis que la machine contrôle la force et le déplacement.
De quel type d’ordinateur ai-je besoin pour effectuer un essai DMA ?
Cela dépend de la force, de la fréquence, de la taille de l’éprouvette et de la température d’essai. STEP Lab propose trois gammes de machines électrodynamiques : UD, XUD et UHF. Les machines UHF atteignent 1 000 Hz, avec des forces de crête comprises entre 4,4 et 24,75 kN ; les machines XUD atteignent 600 Hz et 31,2 kN, et les machines UD atteignent 250 Hz et 100 kN. Pour les essais à température contrôlée, une chambre climatique est également nécessaire.
Que mesure un essai DMA et pourquoi est-ce important ?
Un essai DMA mesure la rigidité du matériau (module de conservation E’), l’énergie qu’il dissipe (module de perte E ») et l’amortissement (tan δ), ainsi que la température de transition vitreuse. Ce test est important car il montre comment le matériau se comporte dans des conditions réelles : comment sa rigidité évolue en fonction de la température et de la fréquence, dans quelle mesure il amortit les vibrations et le bruit, et à quel moment il change d’état. Il sert à choisir et à comparer des matériaux, à concevoir des composants tels que des supports et des bagues, et à contrôler la qualité.
Quels sont les différents types d’essais DMA ?
Il existe trois types principaux de balayages. Le balayage en fréquence, à température constante, montre comment les modules varient en fonction de la fréquence. Le balayage en température, à fréquence fixe, permet d’identifier les transitions telles que la Tg. Le balayage en amplitude vérifie la limite de linéarité et des phénomènes tels que l’effet Payne dans les caoutchoucs chargés. À cela s’ajoutent l’essai dans le temps, pour le vieillissement ou la réticulation, et les courbes maîtresses, établies en combinant la fréquence et la température avec la superposition temps-température.
Quel mode de déformation dois-je utiliser pour l’analyse DMA ?
Cela dépend du matériau, de la forme de l’éprouvette et de la manière dont la pièce sera utilisée. L’essai de traction convient aux films, aux fibres et aux éprouvettes minces. L’essai de compression convient aux éprouvettes cylindriques, aux mousses et aux élastomères. La cisaillement convient aux matériaux les plus souples : la norme ISO 6721-6 indique des modules de conservation compris entre 0,1 et 50 MPa et recommande la torsion pour les matériaux les plus rigides. La flexion (à trois points ou en double porte-à-faux) convient aux plastiques rigides et aux composites. Il est préférable de choisir le mode d’essai le plus proche de l’utilisation réelle, car des modes différents peuvent donner des résultats qui ne sont pas directement comparables.
