MTS 研发工程师 Byron Saari, P.E. 是材料表征方面的专家，拥有该领域的多项专利。在这次采访中，Saari 谈到了动态力学分析 (DMA)，这项能力对于专注于弹性体、聚合物和形状记忆合金的研究团队来说至关重要。
问：什么是动态力学分析？
答： 动态力学分析 (DMA) 是一种动态表征技术，能够测量应力对于应变的函数，或力对于位移的函数。该分析包括对材料施加正弦应变，并测量产生的应力。通常情况下，DMA 还包括改变应变频率和/或样件温度，也称为动态力学热分析 (DMTA)。
问：DMA 在弹性体材料的发展中扮演了什么样的角色？
答： DMA 在表征弹性体、聚合物和形状记忆合金的性能和行为方面非常有用。这些材料都表现出阻尼特性，可用于必须在更高频率下工作的应用场景。DMA 为研究人员详细研究阻尼效应提供了工具。DMA 允许研究人员计算材料的复模量、储能模量、损耗模量和损耗角正切。DMA 的重要应用领域之一在于为更轻但仍然保持高性能的部件开发新材料，这在许多行业中都非常重要。
问：请描述 DMA 所涉及的一些挑战。
答： 在高频下精确测量运动和力非常困难。能否精确测量这些频率下施加的位移和产生的力之间的相位滞后是 DMA 的关键要素之一。相位滞后的关键在于能够区分纯弹性材料和纯粘性材料。弹性体、聚合物和形状记忆合金都具有粘弹性能，因此会介于两者之间。
问：MTS 如何帮助研究人员应对这一挑战？
答： MTS DMA 软件套包通过专门的动态校正技术，帮助确保相位测量的精确性。该软件包括测量力和运动传感器的相位特性、调理电子设备，并应用专利的计算校正这些影响。该套包可以校正振幅和相位的动态响应特性。它代表了我们内部 30 多年来在许多不同应用和行业中，材料测试和动态表征方面积累的专业知识。
问：哪些系统能够提供这种 DMA 功能？
答： MTS 提供的丰富动态测试系统组合都适用于 DMA，范围涵盖 250 kN 至 1.25 kN 的载荷能力，分辨率最小可达 0.01 N。对于更高的力和更高频率的应用，DMA 套包可与我们许多伺服液压测试系统一起使用，包括专为弹性体测试设计的系统。MTS Acumen® 测试系统是一种电动式测试系统，可执行各种高保真动态和静态测试，也非常适合 DMA 测试。如果需要进行动态力学热分析 (DMTA)，还提供有选配的环境箱。
问：使用专用的 DMA 测试系统不是更常见吗？
答： 在过去确实是这样。但是许多研究人员，尤其是大学研究人员，现在面临着巨大的压力，要求用更少的资源执行更多的测试。他们未必总有预算为每种类型的测试购买一套测试系统。有了 MTS Acumen 测试系统，研究人员可以在同一个系统中执行 DMA 测试和多种其他测试。此外，MTS Acumen 测试系统旨在利用精度力传感器、高刚度配置和高分辨率数字编码器测量较低的力和非常小的位移。
问：为什么系统的动态范围非常重要？
答： 研究人员经常需要测定的一个重要特征就是材料的玻璃化转变温度，即材料从硬的“玻璃状”材质转变为较软的“橡胶状”材质的温度。该测试通常包括测量玻璃态下的材料、以可控的方式提高温度，并在材料转变为橡胶态时进行频繁测量。当转变发生时，应力/应变模量可能会改变一千倍。为了精确测量，您需要高动态的位移和力传感器，以及强大的控制系统。
问：该软件还提供了其他哪些 DMA 功能？
答： MTS DMA 软件可以根据 Williams-Landel-Ferry (WLF) 模型执行时间-温度叠加 (TTS)。该模型允许材料研究人员生成主曲线，用于在较低温度下进行测试，以推断材料在较高频率下的行为。
问：DMA 软件最适用于哪些行业？
答： 该软件的应用没有限制，其对于任何具有阻尼特性的材料表征工作都至关重要。该软件在汽车零部件、生物材料和土木工程领域都有着明显的应用前景。但材料研究最令人兴奋的在于其多样性。凭借我们所提供的一系列系统，MTS 能够帮助材料研究人员开发完整的 DMA 解决方案，满足几乎任何需要。
