Dynamic Mechanical Analysis (DMA) หรือการวิเคราะห์สมบัติทางกลเชิงไดนามิกหมายถึงเทคนิคการทดสอบประเภทหนึ่งหรือเครื่องมือทดสอบที่ใช้วัดค่าสมบัติทางกายภาพของของแข็งและพอลิเมอร์หลอมเหลวเพื่อให้ได้ค่ามอดูลัสและแดมปิ้ง โดยสามารถกำหนดให้วัดค่าแรง, ความเค้น, ความเครียด, ความถี่ และอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังหมายถึงสมบัติทางรีโอโลยีของของแข็งและ Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) หรือการวิเคราะห์สมบัติทางกลเชิงไดนามิกและความร้อน เมื่อใช้งานร่วมกับข้อมูลด้านการตอบสนองต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง
ทฤษฎี
เครื่องทดสอบ DMA นั้นจะให้แรงที่แกว่งไปมา (ความเค้น) แล้วทำการบันถึงการตอบสนองแบบที่แกว่างไปมาของตัวอย่างที่เกิดขึ้น โดยค่ามอดูลัสจะคำนวณจากการตอบสนองแบบยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างตอบสนอง ประสานกัน (in phase) กับความเค้นแบบวงรอบที่ป้อนเข้า ส่วนค่าแดมปิ้งจะคำนวณจากการตอบสนองแบบหนืด ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างตอบสนอง ไม่ประสาน (out of phase) กับความเค้นแบบวงรอบที่ป้อนเข้า
เครื่องมือ
ตัวอย่างจะถูกจับยึดในตำแหน่งระหว่างอุปกรณ์จับยึดสองชุดหรือชิ้นส่วนที่ช่วยจำกัดขอบเขต จากนั้นแรงที่แกว่งไปมา (ไดนามิก) จะถูกให้แก่ตัวอย่างทดสอบโดยการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบตัว (ไปและกลับ) หรือเชิงเส้น (ขึ้นและลง) โดยจำกัดค่าความถี่ (ความเร็วของการแกว่าง) และแรง (พลังงานที่ป้อนเข้ายังตัวอย่าง)
ความเค้น (ระยะการเคลื่อนที่) ที่เกิดขึ้นจะถูกวัดค่าโดยอุปกรณ์ LVDT แต่สามารถใช้ทรานสดิวเซอร์วัดแรงได้เช่นกัน โดยทั่วไปจะสร้างเส้นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่ามอดูลัสสะสม (Storage Modulus) และ Tan Delta (แดมปิ้ง) กับอุณหภูมิ
นอกจากนี้ยังใช้คำนวณค่าอุณหภูมิคล้ายแก้ว Tg (การเปลี่ยนผ่านคล้ายแก้ว หรือการหลอมเหลวของส่วนอสัณฐาน) และค่าการเปลี่ยนผ่านบีต้า (การลดลงของมอดูลัสที่อุณหภูมิต่ำ)
วิธีทดสอบ
- สแกนอุณหภูมิ: ค่ามอดูลัสและแดมปิ้งจะถูกบันทึกเมื่อชิ้นงานถูกให้ความร้อน
- สแกนความถี่: ค่ามอดูลัสและแดมปิ้งจะถูกบันทึกเมื่อชิ้นงานถูกสั่นสะเทือนที่ความเร็วเพิ่มขึ้น
- สแกนความเค้น: ค่ามอดูลัสและแดมปิ้งจะถูกบันทึกเมื่อชิ้นงานถูกให้ความเค้นเพิ่มขึ้น
- สแกนความเครียด: ค่ามอดูลัสและแดมปิ้งจะถูกบันทึกเมื่อชิ้นงานถูกให้ความเครียดเพิ่มขึ้น
- การทดสอบการเปลี่ยนผ่าน (ไม่มีการสั่นแกว่งไปมา): การทดสอบการคืบตัว-การคลายตัวของความเค้น และการคืนตัวของความเค้น
- สแกนทวีคูณ: การรวมกันของวิธีทดสอบด้านบน
ตัวอย่าง: แท่งทดสอบของแข็งตามมาตรฐาน ASTM/แผ่นฟิล์ม/เส้นใย, พอลิเมอร์หลอมเหลว, ของไหล