不同材料在不同環境條件下會展現出千變萬化的形態與復雜多面的行為屬性。汽車行業采用的材料豐富多樣，從常見的塑料、金屬到最近炙手可熱的輕質高強復合材料。此外，汽車的結構與零部件復雜而精密，且應用在不同的部位，以多樣的拓撲形狀，因此所使用的材料也需要體現出完全不同的特性。

材料卡片是指包含了模擬仿真所需的所有材料性能數據的集成文件，可直接導入汽車研發時應用的仿真軟件進行使用。獲取可靠的材料卡信息能顯著提高仿真結果的準確性。

國高材分析測試中心具備成熟的高分子材料材料卡片制作技術經驗，可依照標準材料卡片制作流程，進行樣品制備和相關性能測試，如在高低速應變率下，結合非接觸式數字圖像相關（DIC）測量方法，精準獲取在拉伸、剪切及壓縮等試驗下的高分子材料參數，并依照常用的商業仿真軟件格式來整合材料特性參數，保證這些材料特性參數可順利應用于各類仿真軟件，為仿真結果的準確性保駕護航。

國高材分析測試中心制作材料卡片涉及的材料特性參數與設備。

1 單軸拉伸試驗

在碰撞仿真模擬當中，不同應變速率下的應力應變曲線至關重要。通過準靜態拉伸試驗可以獲得屈服強度、斷裂伸長率、彈性模量等關鍵參數。

泊松比是高分子材料的彈性常數，也被稱為橫向變形系數。在材料進入彈塑性變形階段后，泊松比不再被視為常量，而是與應變相關的函數。為了獲得泊松比隨塑性應變曲線，需要將DIC輸出的曲線與力學試驗機輸出的處理后的真實應力-真實塑性應變曲線相結合。這樣可以得到準靜態拉伸過程中泊松比隨塑性應變曲線。

通過簡單的準靜態拉伸試驗，可以觀察到在不同應變速率下，高分子材料在屈服強度、彈性模量等參數上存在明顯的差異。在高速變形情況下，這種差異將進一步放大。這是由于在材料的彈性階段，除了分子內部鍵長和鍵角的變化外，還會發生其他次級轉變運動，這些運動也會對彈性模量產生影響。隨著應變率的增加，次級運動受到的約束越大，彈性模量也越大。

圖1　PP材料的真實應力-真實應變曲線

圖2　PC材料的真實應力-真實應變曲線

2 壓縮試驗

壓縮試驗是評估材料在受到壓力作用時的抗壓性能和變形特性的一種方法。通過在不同應力水平下的壓縮試驗，可以獲取材料的屈服強度、壓縮模量、壓縮強度等關鍵參數。

壓縮條件：試驗速度1.3mm/min，應力數據采集頻率每秒1個~4個，結合DIC技術進行應變檢測，拍攝幀數最小60fps，視頻儲存是選擇跳幀保存，以確保應力數據與應變數據間隔一致。壓縮夾具未發生滑脫現象，擰緊時需使用標準要求的扭力。為了使應變數據更為準確合理，需要對不同失效（彎曲或分層破壞等）位置的試樣選擇舍棄。

3 剪切試驗

剪切試驗是評估材料在受到剪切力作用時的抗剪性能和變形特性的一種方法。通過在不同剪切速率下的剪切試驗，可以獲取材料的剪切模量、剪切強度等關鍵參數。

剪切條件：試驗速度2mm/min，應力數據采集頻率每秒1個~4個，結合DIC技術進行應變檢測，拍攝幀數最小60fps，視頻儲存是選擇跳幀保存，以確保應力數據與應變數據間隔一致。測試過程中夾具夾持力足夠，試樣無滑脫現象。

4 穿孔試驗

穿孔試驗是評估材料在受到高速沖擊載荷作用時的抗沖擊性能和吸能特性的一種方法。通過在不同沖擊速度下的沖擊試驗，可以獲取材料的韌性、吸能性能等關鍵參數。這些參數對于汽車結構設計、碰撞仿真和安全性能評估具有重要意義。

主要測試表征材料的破壞力與破壞位移，一般無需DIC技術配合測試。測試速度3mm/min，根據需求選取不同直徑的壓頭測試，選擇合適的預應力，并在壓頭末端處貼特氟龍膠帶，以減小壓頭與試樣的摩擦力。

總之，通過上述各種試驗方法，可以全面評估材料在不同環境條件下的性能特性，為汽車結構設計和安全性能評估提供有力支持。國高材分析測試中心憑借其成熟的高分子材料材料卡片制作技術經驗，可以為汽車行業提供準確、可靠的材料性能數據，助力汽車研發和安全性能的提升。

依托國家工程實驗室、院士工作站的專家豐富的工作經驗，及先進的力學測試成套制備設備如高速拉伸機，國高材分析測試中心可為您提供專業的高分子材料性能測試服務及材料卡片制作等創新技術解決方案。