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双轴试验

与单轴拉伸试验相比,在双轴试验中,试样通过两个载荷轴加载。

除了拉伸或压缩试验(拉伸-压缩-扭转试验)外,还可以通过扭矩施加载荷。为此,材料试验机需要一个额外的扭转驱动以及通过横梁的驱动。

为了进一步研究双轴拉伸应力场下的材料,也可以在十字形试样上进行试验。对于该试样形状的试验,需要四个试验轴。

附加试验轴可用于再现恒定应力比(线性应力路径)和任意组合应力路径(阶梯法)。

拉伸-压缩-扭转试验

拉伸-压缩-扭转试验是一种用于材料和部件试验的多轴试验方法,它将扭矩与拉伸试验或压缩试验相结合。

使用扭转驱动会使试样扭转。在拉伸或压缩方向上施加的附加力会对材料强度产生不同类型的应力。

扭矩(转矩)Mt由杠杆上的力F乘以所用杠杆的长度r计算得出:Mt = F ⋅ r

应变或载荷是通过力和转矩传感器测量的。

对十字形试样进行的双轴拉伸试验

材料测试中一大特色即为双轴拉伸试验或双试验轴拉伸试验。对材料的要求越来越高,这意味着通过单轴应力状态测定材料特性值已远远不够。十字形试验用于产生拉伸应力场,该应力场是在十字形试样承受双轴载荷时产生的。

为了产生双轴拉伸应力场,要么需要四个单独可控可调的驱动轴,要么在主从操作中各有两个驱动轴。

如果除了应变测量和控制外,还需要对十字形试样进行中点控制,则绝对有必要采用具有单独可控可调驱动轴的解决方案。

双轴拉伸试验主要在研发过程中进行,以研究试样交点处的规定应力值。对于金属试验领域,有一个ISO-FDIS 16842标准草案,它提供了关于试样设计、试验安排和试验程序的说明。

十字形试样

十字形试样在两个方向(此处为垂直和水平)上加载。箭头表示标称应力。在试验期间,十字形试样的拐角处会出现一个特别高的材料应力,即缺口应力(应力集中区)。应力轨迹显示为红线。 

十字形试验中单轴和双轴载荷路径的试验策略

同样,两个载荷方向在垂直和水平方向显示。这两个试验轴可用于再现恒定应力比(线性应力路径)和任意组合应力路径(阶梯法)。 

产生的试验策略在这个图中进行了示意性表示。

光学应变测量 / 应变控制

光学测量系统用于测量双轴拉伸应力场中的应变。使用这些测量系统的扩展版本,除了应变测量和应变控制之外,还可以控制试样的中点。

这里,必须为试样提供相应标记,测量系统使用这些标记来记录各轴向上的位移。应变测量/控制基本上需要四个标记。

如果需要额外的中点控制,则需要在试样中心设置另一个标记。

用于双轴试验的产品

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