回顾历史长河,人类文明发展的每一脚步里都刻着材料的痕迹,而材料性能测试作为人们选取材料的衡量标准,自是有着非常重要的作用。
时至今日,伴随着材料学、近代物理学、微电子学、计算机技术等的飞速发展,材料测试系统无不体现着数字化、智能化的色彩。但你可知道曾经的曾经,材料测试设备是什么样子的?今天,小编带你追溯一下材料力学性能测试的发展史。
材料力学性能测试发展史年大物理学家伽利略用施加净重的方法测量木头、金属的弯曲强度,是有记录人类第一次用严谨的试验方法计算材料的力学性能。
伽利略弯曲测试装置
年Musschenbroek发明第一台材料试验机,它是根据杠杆原理制成的,形状很像一台大秤。
第一台材料试验机
年,Fairbairn发明第一台高温力学性能测试装置。
第一台高温力学性能测试装置
年,英国生产出杠杆重锤式材料试验机,其原理也就是采用砝码加载的形式。
19世纪80年代力学试验机
早期瑞士AMSLER公司制造的液压拉力万能材料试验机结构非常简单,框架结构内有一对拉力夹持钳口,利用液压油缸人力加载,压力表显示试验力读数,至今这种试验机仍在生产和使用。
早期油压试验机
年又生产出螺母、螺杆加载的万能试验机,这个也就是现在电子万能试验机的雏形。在这些试验机上可进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验。
第1台位移闭环控制电子万能材料试验机
年,由英斯特朗研制出第1台位移闭环控制电子万能材料试验机。
第一代万能材料试验机的实时记录和数据输出装置
20世纪50年代,出现了电子式材料试验机,由于它具有许多优点,颇受人们重视。到现在,电子计算机技术已成熟地应用到万能材料试验机中,也是我们现在最常见的材料力学试验机。
液压和电子机械融合的试验装置
电子万能材料试验机(附台式PC端)
这个万能材料试验机设备应该大家都最熟悉的了,是目前应用最普遍的力学性能测试仪器。
电子万能材料试验机
图片来源:Instron
到了物联网飞速发展的大数据时代,智能设备已渗透到我们生活的每个角落。以智能制造为核心的工业4.0革命引领的材料力学性能测试又是什么样的呢?他应该是这个样子的~~
NO1触控测试
触控测试系统替代传统的台式PC端,提供高效、便捷的测试环境。
同时,全触摸环境为软件开发人员提供模块化、可扩展和易于改进的空间,使得开发人员能够更进一步改善使用者的用户界面。
NO2人机协同,便利操作
即工业4.0时代的符合工位人体工程学。测试系统现可通过操作员控制面板操作,并可非常便捷地安装在测试机架的一侧,采用全面人机工程学设计,大幅提升测试效率。
让整个测试操作更加高效、便捷。软件工作流程设定更加人性化,减少重复操作引起的效率低下;工作场所的布局更加合理,以最小化重复性和疲劳性操作带来的损害,工作体验变得愉悦。
NO3互联网连接平台
遇到问题时,用户可以直接通过用户界面安全地向技术支持人员提出问题。创新型的技术支持平台帮助用户以最快的速度恢复测试。
同时,智能链接平台还帮助用户跟踪系统标定和软件版本。设置新验证或更新为最新版软件只需轻触屏幕进行操作即可。
总之,随着制造业向数字化、网络化和智能化转型,材料测试系统不断以用户体验为中心进行更新迭代。畅想未来,材料的测试之旅也将变成不可思议的愉悦的体验。
附:材料力学性能试验简介1、拉伸实验
拉伸试验是其中一种最常用的试验方法,用于测定试样在受到轴向拉伸载荷后的行为。这些试验类型可在室温或受控(加热或制冷)条件下进行,以确定材料的拉伸性能。
适用材料:
金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。
常见的拉伸试验结果:
最大载荷
最大载荷下的挠度
最大载荷做功
刚度
断裂载荷
断裂时的形变
断裂做功
弦斜率
应力
应变
杨氏模量
试验仪器:万能试验机,高速试验机等
金属铝拉伸强度
部分测试标准:
GB/T-《金属拉伸试验试样》
ASTMD-76用于测定高模量纤维增强聚合物复合材料面内拉伸性能
ASTMD用于测定试件的拉伸强度和拉伸模量
2、压缩试验
压缩试验是一种常用于测定材料的压缩负载或抗压性的试验方法,同时也用于测定材料在受到一个特定的压缩负载并保持一段设定时间后的恢复能力。压缩试验用于测定材料在加载下的行为。此外也可测定一段时间内材料在(恒定或递增)载荷下可承受的最大应力。
适用材料:
金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。
试验仪器:万能试验机,高速试验机、压缩试验机等
压缩实验演示
注意事项:
(1)压缩试验主要适用于脆性材料,如铸铁、轴承合金和建筑材料等;
(2)对于塑性材料,无法测出压缩强度极限,但可以测量出弹性模量、比例极限和屈服强度等。
部分测试标准
GB/T-《金属压缩实验试样》
ASTMD-75(剪切荷载法测定带无支撑标准截面的聚合体母体复合材料压缩特性的试验方法)
GB/T-《金属材料室温压缩试验方法》
3、弯曲试验
材料机械性能试验的基本方法之一,测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验。
适用材料:多种不同的材料,包括金属、塑料、木材、层压板、刨花板、清水墙、瓷砖和玻璃等。
试验仪器:万能试验机,高速试验机
弯曲试验验
应用范围:主要有三点弯曲和四点弯曲两种加载荷方式,
测定灰铸铁的抗弯强度
测定硬质合金的抗弯强度
测量陶瓷材料、工具钢的抗弯强度
检测和比较表面热处理层的质量和性能
检测材料在受弯曲载荷下作用下的性能
部分测试标准:
ASTMD用于测定聚合物基复合材料的弯曲刚度与强度性能
GB/T-《金属材料弯曲试验方法》
4、剪切试验
剪切强度是指材料承受剪切力的能力,指外力与材料轴线垂直,并对材料呈剪切作用时的强度极限。
适用材料:多种材料,高分子,复合材料,金属,木材,陶瓷,玻璃,等等
试验仪器:万能试验机,微小强度试验机等
万能试验机
操作方法:将万能试验机弯曲、压缩辅具拆下,安装剪切辅具,试验软件中选择剪切试验标准,然后像做弯曲试验时一样操作。
部分测试标准:
ASTMD适用大部分的纤维增强型复合材料。
GB/T.2-厌氧胶粘剂剪切强度的测定(轴和套环试验法)
GB/T-硬质泡沫塑料剪切强度试验方法
GB/T.21-鞋类粘扣带试验方法反复开合前后的剪切强度
GB/T-胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)
5、冲击试验
冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。
适用材料:多种材料,高分子,复合材料,金属,木材,陶瓷,玻璃,纺织品等等
试验仪器:冲击试验机(摆锤式和落锤式):手动冲击试验机、半自动冲击试验机、全自动冲击试验机。
冲击试验过程
常用技术指标:峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量(半正弦波、后峰锯齿波、梯形波)和波形选择。
部分测试标准:
ISO-1-塑料.摆式冲击性能的测定.
GB/T-防护服用织物防热性能抗熔融金属滴冲击性能的测定
GB/T.5-玻璃纤维增强水泥性能试验方法抗冲击性能
GB/T-热塑性塑料管材耐性外冲击性能
GB/T-纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验方
BSEN-门扇.耐坚硬物体冲击性能的测定
DINISO-瓷釉和搪瓷.搪瓷烹调器具.耐热冲击性能的测定
GB/T.1-纺织品织物撕破性能
BSENISO-1-塑料硬质塑料冲孔性能的测定
6、疲劳试验
疲劳试验用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。疲劳是循环加载条件下,发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。
适用材料:多种材料,包括高分子,复合材料,金属等
试验仪器:电液伺服疲劳试验机等
汽车零件疲劳试验
(来源:新材料在线,测了么,金蜘蛛紧固件网综合整理)
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