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原位双轴力学测试

更新时间:2023-03-06      点击次数:674

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什么是双轴测试,与传统的单轴测试有何不同?

在现实世界中,大多数结构和部件都会受到多个方向的载荷。为了贴近真实条件,需要将试样在多个方向上加载。在这种情况下,“控制"意味着将试样的中心精确地保持在原位,并消除额外弯曲应力的风险。双轴拉伸试验机在一个平面上使用四个执行器来实现这一点。样品通常是十字形或正方形。因为试样中心周围的一切都需要均匀拉伸。否则,测试将无法获得正确的结果。


双轴测试系统的起源?

随着喷气发动机的出现,对双轴力学测试的需求出现在1960年代。航空航天制造商对飞机结构上的应力状态非常感兴趣。另一个早期应用是分析汽车制造中钣金的晶粒结构。在双轴试验之前,工程师只能执行多个单独的单轴测试,并使用外推法预测真实世界的多轴行为。


双轴测试满足了哪些需求?

评估组织工程材料的力学特性,需与天然生物组织进行比较。确定一个软组织适合的本构模型,进行相关参数的比较是可行的方法。在生物力学领域,应变能函数在软组织材料性质建模中的应用取得了巨大的成功。

金属材料重点往往放在动态测试上,即断裂力学和疲劳裂纹扩展。研究者需要知道裂纹会以多快的速度增长,以及它在各种加载条件下多久会达到临界尺寸。其他平面双轴仿真用于测试实际的实际组件。这些测试可以是真正的双轴测试,也可以是轴向和扭转的。


双轴测试主要的技术挑战是什么?

双轴测试具有挑战性的方面包括:精确的质心控制,正确的系统对准,以及测试的可重复性。

质心控制是指将试样的中心精确地保持在研究人员想要的位置——通常,但并非总是在测试空间的中心。CellScale双轴试验系统可以将质心的位置控制在微米范围内。在大多数应用中,客户需要在周期性测试过程中将样品移入、移出(挤压和拉伸),但中心必须保持静止。如果在两个方向上拉、压试样,则这些力的施加必须在同一平面内。否则,它会引入无法控制且无法考虑的弯曲或剪切应力。因为未知的压力会导致试样过早破坏,计算周期将不准确。应力也会使试样面临弯曲的风险。在许多行业中,尤其是医疗、航空航天,获取的试样数量可能非常珍贵且有限。

传统使用螺钉连接在一起的机械夹具并不那么灵活,而使用钩状夹具,可以做到每次都以相同的方式固定试样。BioTester系统提供的BioRakes夹具以确保共面、同心和灵活的角度调整。高精度驱动器将减少弯曲应变,对于必要的细微调整,巧妙设计的样品安装方式则可以轻松完成。您能在几分钟内对准,其他系统可能需要半天时间。

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双轴测试设备的范围

BioTester可更换的载荷传感器从0.5到200 N不等。该系列每个产品都包括必要的附件、软件、数字控制技术和用户界面,以满足特定测试应用要求。对于一套完整集成的解决方案,客户可以享受“一站式"体验,并且可以确信所有功能组件都经过精心设计,无缝交互。