System to measure torsion modulus of polymers using the deformation energy method

Pintão, Carlos Alberto Fonzar; Piedade, Lucas Pereira; Borali, Edgar

doi:10.1590/0104-1428.01019

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“…PINTÃO et al [14] desenvolveram um dispositivo para medição do módulo de torção (G) em amostras de polímeros, onde o ângulo de torção foi medido através de um sensor de movimento rotacional (RMS) com 0,25° de resolução. O deslocamento angular ocorrido nas amostras é transmitido para o sensor RMS em um eixo paralelo ao do corpo de prova através de um sistema formado por braços de alavanca, cabos e polias.…”

Section: Figuraunclassified

Torcímetro digital para teste de torção em materiais e avaliação dos parâmetros elasto-plásticos de cisalhamento

2021

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RESUMO Neste trabalho estão mostrados o projeto, os principais componentes e os resultados obtidos com o protótipo de um torcímetro digital que foi construído para medir a variação do ângulo de torção em ensaios mecânicos de materiais. Este dispositivo foi construído utilizando um encoder magnético, modelo AS5048A, com 14 bits de resolução e para o processamento dos dados foi utilizada uma placa microcontroladora Arduino Mega 2560. Além do baixo custo dos componentes eletrônicos e mecânicos, outra vantagem do sistema de medição desenvolvido é a grande quantidade de aplicativos gratuitos disponíveis para o processamento e aquisição dos dados com a placa microcontroladora utilizada. Foram realizados testes para verificar a exatidão nas leituras da variação angular e ensaios de torção com corpos de prova tubulares de alumínio (liga AA6351T6) para avaliar o desempenho do sistema de medição em ensaios monotônicos. A relação de Ramberg-Osgood foi utilizada para descrever o comportamento do material e as tensões de cisalhamento foram avaliadas empregando relações não lineares propostas por diferentes autores. Os dados obtidos indicam que o torcímetro digital apresentou resultados satisfatórios para a obtenção do ângulo de torção e as principais vantagens deste dispositivo incluem a medição do ângulo de torção sem contato, linearidade, boa acurácia, faixa de medição ilimitada, tamanho reduzido e baixo custo para confecção.

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Section: Figuraunclassified

Torcímetro digital para teste de torção em materiais e avaliação dos parâmetros elasto-plásticos de cisalhamento

2021

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Alternative dynamic torsion test to evaluate the elastic modulus of polymers

Piedade

Pintão

Foschini

et al. 2020

Mater. Res. Express

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This work presents an alternative for the determination of the torsion modulus, G, of polymers. These materials may be subjected to shear stresses in some structural applications; thereby, the knowledge of G is of great interest. For this purpose, a mechanical system featuring a simplified torsion pendulum version and a rotational motion sensor (RMS) coupled to it was used to establish an angular position as a function of time. The applied technique is considered non-destructive and makes it possible to obtain G without the Poisson’s ratio through an equation derived from mechanical spectroscopy and material strength. The main goal is to present and validate the employment of this method for polymers. Therefore, circular cross-sectional samples of extruded polytetrafluoroethylene (PTFE) were subjected to torsional stresses, in which a physical and quantitative explanation is given for the frequency and G curves as a function of the prefixed rotational inertia (I), length (L), and diameter (d). Differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA) were also made to ensure the reliability of data. It is possible to establish an L/d ratio, which explains why G converges to a single value when the sample dimensions are different from each other. It was found that G is approximately 350 MPa for an L/d ratio equivalent to 10.64. Such a value is within limits found in the literature, opening the possibility of assessing other polymers.

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Torsion modulus to hollow glass microsphere additives in unsaturated polyester resin: Dynamic and deformation energy methods

Pintão,

Baggio,

Alarcon

et al. 2024

Journal of Composite Materials

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This paper presents two methods for deformation energy or dynamic for measuring and calculating the torsion modulus, G, for composites with hollow glass microsphere (HGM) additives in unsaturated polyester resin. First, we constructed a measurement system with a torsion pendulum, a force sensor (FS), and a rotational movement sensor (RMS). Then, we deduced a relationship between force (F) and torsion angle (θ) to obtain G by deformation energy. Second, using the relaxation curve, θ in function time (t), we deduce an equation that could return the value of G for dynamic. Both techniques are non-destructive and independent of knowing the value of Poisson’s ratio. We used samples of approximately 5.00 mm diameters, and the influence percentage of HGM additives differed from that of 100%Wt resin. They obtained G values by opting for these composite materials’ different methods, showing a maximum deviation of 5.44%.

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System to measure torsion modulus of polymers using the deformation energy method

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Torcímetro digital para teste de torção em materiais e avaliação dos parâmetros elasto-plásticos de cisalhamento

Torcímetro digital para teste de torção em materiais e avaliação dos parâmetros elasto-plásticos de cisalhamento

Alternative dynamic torsion test to evaluate the elastic modulus of polymers

Torsion modulus to hollow glass microsphere additives in unsaturated polyester resin: Dynamic and deformation energy methods

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