关于扭摆分析介绍

[拼音]：niubai fenxi

[外文]：torsional pendulum analysis

研究高聚物低频 (0.1～10赫)动态力学性能的常用方法，可测量材料在交变应力作用下的切变模量和力学阻尼，简称 TPA。适用于高聚物的模量范围（104～1010牛／米2）和宽广的阻尼范围（对数减量从小于0.01到5以上）。

将被测试样（条状或棒状）同惯性体组成一个扭摆（图 1）。

试样一端被夹具固定，另一端与一能自由摆动的惯性体刚性连接。加一扭力使它作自由扭转衰减振动，测量振动的频率和衰减速度就可算出试样的切变模量和力学损耗。

在切变的情况下，复数切变模量G*的定义为：

G*＝G′+iG″

其实数部分G′称为储能模量(d性模量);虚数部分G″称为耗能模量(损耗模量)。G″/G′称为内耗(力学损耗角正切，见高聚物粘d性)，表示材料在发生形变时所损耗的能量和所储存的位能之比，即粘d材料抑止机械振动能力的大小，G′和G″是粘d材料的两个基本参数。

在扭摆法中，G′可从振动周期P算出（图2），

对长条形试样，，式中L为试样的有效长度;I为惯性体的转动惯量;C和D分别为试样的宽度和厚度；μ为形状因子，与有关，当＞2时，。G″一般用下式计算：

式中墹称为对数减量，A1，A2，…，Ai为第1，2…，i个振幅的值。

测量可以在相当宽的温度范围内连续进行，如果将G′和G″(或墹)对温度作图，就得到动态力学谱，G′和G″(或墹)发生急剧变化的温度(区)被称为转变温度(区)。一般说来，在转变温度(区)，G′随温度升高而降低，G″(或墹)出现极大值。

高聚物的转变来源于分子运动，因此，扭摆分析在研究高聚物分子运动以及考察结构和性能的关系上是很有用的一种手段。它还能对材料的实用价值作出判断。