扭摆试验

扭摆试验是测定高分子材料动态力学性能的一种方法。

简介扭摆试验是测定高分子材料动态力学性能的一种方法。

试验过程扭摆频率一般在0.1~ 10Hz频率范围内，惯性体扭转角在每个方句都不应超过3的情况下，以动态力学性能作为温度函数测定各种聚合物的剪切模量和力学阻尼。试验时固定试样的一端，另一端通过夹具与惯性体相连并可自由转动，当将此惯性体扭转而又立即放松时，整个体系将以一定的周期振动，测定振动频率和振幅。振幅随时间而衰减，自由振动的衰减曲线可自动记录。最后通过计算可求得剪切模量和力学阻尼对数的减量。

试验设备所用设备为扭摆仪，主要由试样，试样夹具和一个惯性体(杆及惯性盘)组成。试样为60mmX10mmX1mm的长条，允许根据仪器结构的需要使用其它尺寸的试样。该方法适用于各种高聚物的模量范围，既适用于橡胶也适用于塑料和纤维。

试验优点其优点是扭摆试验装置容易制造，而且测定低损耗聚合物的阻尼系数也较精确，很容易实现试样的温度控制，特别适用于在一个宽阔的温度范围内研究聚合物的多重转变，另外由于它的频率很低，对高分子的分子运动反映十分灵敏，所以用该法所测得的转变温度，如玻璃化转变温度最接近一般膨胀法所测数据。该法在分析共聚物和混聚合物的化学组分时也很有用1。

转动惯量转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体转动特性的物理量。它与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。质量分布均匀、形状简单的刚体，可以通过数学方法计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于质量分布不均匀、形状复杂的刚体，用数学方法计算其转动惯量相当困难的，通常用实验的方法来测定。

剪切模量剪切模量（modulus of rigidity），材料常数，是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量，是单位剪切力作用下发生切应变的量度，可表示材料剪切变形的难易程度2。

力学阻尼又称力学损耗。兼具黏性、弹性的聚合物材料受力作用产生黏性形变而耗散的能量。是力学滞后现象的结果,即聚合物材料的形变变化落后于应力的变化，部分未及时释放的弹性储能被消耗于体系的内摩擦,并转化成热量放出。力学阻尼可用耗能因子来表示，它表示每周期应力变化中最大损耗能量与最大贮存能量之比。G"/G'表示剪切应力下耗能因子，E"\E'表示拉伸应力下的耗能因子。可采用动态力学谱分析仪测定材料的力学阻尼3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学