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高速拉伸试验

SEP 1230,DIN EN ISO 26203-2,ISO 18872,ISO 6603-2,SAE J2749 Nov 2008

材料的断裂行为与材料内在因素相关,特别是加载速率。高速拉伸试验可以提供金属或塑料在高应变速率下的拉伸特性值。这些参数对于碰撞模拟特别有价值。

在高速拉伸试验中,试验是在哑铃状平面试样上进行的,其载荷施加速度高达20 m/s。直接在试样上进行伸长量测量是可能的,能够生成直观的应力-应变图。 

使用高速试验机执行高速拉伸试验。这些电液伺服疲劳试验机对试样的测试速率最高可以达到20 m/s,试验力高达160 kN。

碰撞试验在设计阶段就已发挥作用

早有研究表明机械工艺材料特性(除其他外)取决于加载速率,换句话说,就是应变速率。然而,在实际使用中,冲击载荷常常是部件失效的原因。从事防撞汽车开发的设计者很快发现,使用在准静态试验中获得的材料特性值产生了错误的结果。只有利用高速拉伸试验的数据,才有可能在数值模拟和实际情况之间取得良好的相关性。

随着数值模拟越来越多地被用于设计成型工艺(金属薄板成型、锻造),了解成型速率对流动曲线的影响至关重要。在这种情况下,材料科学家的讨论始终集中在应变速率上。由于应变速率取决于试样形状lo,因此它们不适用于指定试验机特性。因此,试验机生产商规定了活塞速度。

应变速率和活塞速度v之间的关系如下:

ϵ = (Δϵ / Δt) = (Δl / l0) x (l / Δt) = (v / l0)

高速拉伸试验

在1000 °C下使用高速试验机以160 kN / 20 m/s执行高速拉伸试验

高速拉伸试验的标准

  • SEP 1230:高速拉伸试验中高应变速率下金属薄板力学特性的测定
  • DIN EN ISO 26203-2:金属材料 - 高应变速率下的拉伸试验 - 第二部分:电液伺服疲劳试验机和其他系统
  • ISO 18872:塑料 – 高应变速率下拉伸特性的测定
  • ISO 6603-2:塑料 – 硬质塑料穿刺冲击性能的测定 – 第二部分:仪器化冲击试验
  • SAE J2749 Nov 2008:聚合物的高应变速率拉伸试验

试验数据采集

在高速拉伸试验中,为了获得更精确的力测量结果,经常给试样安装应变片。只将应变片(位于前后两侧)贴在受弹性变形影响的试样区域。应变片采用半桥结构呈对角布置。与来自压电式力传感器的力信号相比,测量信号显示出明显较少的信号振荡。
也可将应变片贴到试样的测试横截面上,进行精确的应变测量。这种情况下,应变片采用四分之一桥连接。由于试验时间很短(只有几毫秒),所以需要非常快速的测量放大器,以及额外的瞬态存储卡。

用于高速拉伸试验的产品

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