材料性能測試的案例
復合材料性能測試基礎資料
先進纖維增強復合材料性能測試.pdf
先進復合材料力學性能測試標準圖解.pdf
直播回顧 | 《材料準靜態力學性能測試及在材料分析中的應用》
高分子基復合材料作為一種新型材料，以其輕量、耐腐蝕及良好的力學性能等而倍受青睞。由于其優良的特性，復合材料的研究和應用得到了極大關注，目前已被廣泛應用于航空航天、電子、汽車及建筑等領域。作為表征材料性能和安全可靠性保證的手段，力學性能試驗方法及其標準化是關系到推進復合材料應用，如新產品開發設計階段通過模流分析進行材料結構設計、模具設計、原料選型等。
模流分析是注塑產品前期分析、模具設計和注塑成型常用的專業分析方法，廣泛應用于汽車、家電、通訊電子、軍工等模具注塑產品領域。
材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能，是進行模流分析是必須要確定的力學參數。這些力學性能均需用標準試樣在材料試驗機上按照規定的試驗方法和程序測定，進而獲取材料的彈性模量、泊松比等材料性能結果。
上周四的國高材直播間繼續上周的“智能注塑之模流分析系列培訓課程”的第二節培訓課《材料準靜態力學性能測試及在材料分析中的應用》，龐老師向大家從實驗室設備硬件、軟件和實驗室人員技能精進的方法路徑三方面來展開準靜態力學性能培訓。
（部分直播PPT，完整版請至課程回看）
本周四的國高材直播間繼續上周的“智能注塑之模流分析系列培訓課程”的第三節培訓課《材料流變性能測試及在材料分析中的應用》，龐老師將向大家從實驗室設備硬件、軟件和實驗室人員技能精進的方法路徑三方面來展開材料流變性能培訓。
培訓時間：7月8日 17:00
培訓大綱：
1. 流變儀的種類及應用范圍
2. 設備選型及管理方法
3. 測試標準及操作介紹
4. 測試影響因素
5.
展開 原位納米力學測試系統——材料微觀力學性能
材料微觀力學性能原位測試儀器具有：微觀、原位、復合載荷、多物理場耦合四大特點，其中復合載荷、多物理場耦合特點在傳統宏觀力學測試儀中有應用，微觀、原位是不同于傳統宏觀力學測試試的特點。微觀測試：宏觀測試 傳統力學測試，（原位納米力學測試系統）針對的都是宏材尺度試件；微觀測試 微納米級；納米尺度下對試件材料進行力學性能測試；微納米力學測試相比于傳統的力學測試在測試精度上有著本質的提升，（原位納米力學測試系統）使得人類可以從更為微觀的理解材料的力學性能與微觀未知世界。原位：對材料進行力學性能測試中，通過掃描電子顯微鏡等儀器對載荷作用下材料變形損傷進行全程動態監測的一種力學測試新技術。（原位納米力學測試系統）原位測試儀器：在顯微成像設備的腔體內進行試驗材料拉伸/壓縮力學性能測試的系統；（原位納米力學測試系統）獲得彈性模量、屈服極限及破壞極限等重要力學參數；并結合顯微成像設備的圖像記錄功能材料的損傷變形、裂紋產生等力學行為分析。 （原位納米力學測試系統）離位測試：試驗機對材料試作進行拉伸試樣；由試驗機繪出載荷-伸長曲線，進而得到載荷作用下應力應變曲線圖；拿經過拉伸試驗的試件去掃描電鏡進行放大觀察分析，（原位納米力學測試系統）電鏡將試件放大到5000倍觀察即是微觀級別，放大到10000倍是納米級別。
納米力學主要研究納米尺度物質的力學性質和動力學問題，有非常廣泛和重要的科研和應用價值。傳統的力學系統通常由牛頓力學描述，（原位納米力學測試系統）而納米力學可以實現傳統力學體系無法實現的功能和動力學特性，近年來受到了廣泛的關注。產生超強非線性效應和非對稱的振動傳播，（原位納米力學測試系統）對未來該領域的基礎和應用研究起到了重要推動作用。 眾所周知，胡克定律是支配力學系統的重要規律，其可以表述為對于微小的形變，力學系統的響應是線性的。
展開 汽車非金屬材料機械性能測試內容有哪些？
在汽車工業中，非金屬材料的廣泛應用為汽車輕量化、功能多樣化發展提供了可能。而機械性能作為決定非金屬材料能否在汽車上可靠使用的關鍵因素，直接影響汽車的安全性、耐久性與舒適性。例如，車身結構件的機械性能若不達標，在碰撞時無法有效吸收能量，會嚴重威脅駕乘人員安全；內飾部件機械性能不佳，可能導致過早損壞，影響用戶體驗。
慧通測控汽車非金屬材料機械性能測試
1、拉伸性能測試
拉伸性能測試用于測定材料在拉伸載荷作用下的力學性能，包括拉伸強度、斷裂伸長率、彈性模量等指標。拉伸強度是材料在拉伸過程中所能承受的最大應力，斷裂伸長率表示材料斷裂時的伸長量與原始長度的百分比，彈性模量則反映材料抵抗彈性變形的能力。對于汽車非金屬材料，如用于制造車身結構件的復合材料、汽車座椅的骨架材料等，良好的拉伸性能是確保汽車安全性和可靠性的關鍵。測試時，將材料制成標準試樣，在拉伸試驗機上以恒定速率施加拉伸載荷，記錄試樣在拉伸過程中的力 - 位移曲線，通過數據分析計算出各項拉伸性能指標。
2、彎曲性能測試
彎曲性能測試主要評估材料在彎曲載荷作用下的性能，包括彎曲強度、彎曲模量等。彎曲強度是材料在彎曲過程中所能承受的最大彎曲應力，彎曲模量反映材料在彎曲時的剛度。汽車的一些零部件，如保險杠、車門內飾板等，在受到外力沖擊時會發生彎曲變形，因此需要具備良好的彎曲性能。測試方法通常有三點彎曲和四點彎曲兩種，將試樣放置在彎曲試驗裝置上，在跨距中點或兩個加載點施加集中載荷，記錄彎曲過程中的力 - 位移曲線，從而計算出彎曲性能指標。
3、沖擊性能測試
沖擊性能測試用于衡量材料在高速沖擊載荷下抵抗破壞的能力。汽車在行駛過程中，零部件可能會受到來自路面石子、異物等的沖擊，因此材料的沖擊性能至關重要。常見的沖擊測試方法有懸臂梁沖擊測試和簡支梁沖擊測試。
展開 
復合材料扭力測試力學性能研究
在材料科學與工程領域，復合材料憑借其優異的比強度、比剛度以及可設計性等特點，被廣泛應用于航空航天、汽車制造、新能源等諸多關鍵行業。而在這些應用場景中，復合材料部件往往需要承受不同程度的扭矩作用，其抗扭力學性能直接關系到整個結構的安全性與可靠性。因此，開展復合材料扭力測試力學性能研究具有至關重要的現實意義。
復合材料扭力測試力學性能研究涵蓋多個方面的關鍵內容。首先是測試方法的選擇與優化。由于復合材料具有各向異性、層間性能差異大等特性，傳統的金屬材料扭力測試方法并不完全適用。研究人員需要針對復合材料的特點，設計合適的試樣形狀與尺寸，比如考慮采用管狀試樣以減少應力集中，同時確定合理的加載速率和測試環境條件，確保測試結果能夠真實反映復合材料在實際工作狀態下的抗扭性能。
力學性能參數的獲取與分析
通過扭力測試，可以獲取復合材料的剪切強度、剪切模量、扭轉屈服強度等關鍵力學參數。這些參數是評估復合材料抗扭能力的重要依據，也是進行結構設計和強度校核的基礎。在測試過程中，需要精確測量扭矩與扭轉角之間的關系，繪制扭矩 - 扭轉角曲線，進而分析復合材料在不同扭矩作用下的變形規律、破壞模式以及能量吸收特性等。例如，觀察復合材料是發生層間剪切破壞、纖維斷裂還是基體開裂等，從而深入了解其抗扭失效機制。
復合材料扭力性能的因素研究
復合材料的扭力性能受到多種因素的影響，包括纖維種類、纖維含量與取向、基體材料性能、鋪層方式以及界面結合強度等。通過系統地改變這些因素，進行對比性扭力測試，可以明確各因素對復合材料抗扭性能的影響程度和規律。比如，研究發現纖維取向與扭矩方向一致時，復合材料的抗扭強度會顯著提高；而界面結合強度不足則容易導致層間剝離，降低其整體抗扭性能。
展開 連續纖維增強復合材料力學性能測試方法
基于ABAQUS對連續纖維增強復合材料進行仿真時，我們需要獲得纖維板的基礎力學性能參數，一般通過兩種途徑：（1）當不具備實驗測試條件時，可以查閱相關文獻資料，但是常常不能匹配我們使用的特定材料。（2）具備實驗測試條件，一般高校實驗室是配備相關儀器的，這時我們根據相關標準，制作標準樣條，測試纖維板的力學性能。
在ABAQUS中我們常用下圖中所示的面板設置纖維復合材料的彈性參數和強度參數。
材料表征及性能測試過程中所用儀器設備
性能表征
材料的防腐蝕性能
1、電化學阻抗譜
效果：得到材料的電容、電阻、電感等信息，獲得材料的防腐蝕機理
需要注意的問題：保證基材的面積固定
2、極化曲線
效果：獲得材料腐蝕時的腐蝕電流密度、極化電阻、腐蝕電位、腐蝕速率等信息
需要注意的問題：保證基材的面積固定
3、鹽霧試驗
效果：加速試驗，獲得材料耐腐蝕的耐久性
需要注意的問題：注意鹽水濃度的變化
表征材料導電性
儀器：四探針
效果：測試膜或者塊體的導電性
表征材料親水（其他溶劑）性
儀器：接觸角測量儀
效果：測試材料表面張力，接觸角等
表征膠體體系穩定性
儀器：zeta電位儀
材料表征：涂層（薄膜）耐磨性
表征方式：銷盤摩擦磨損儀
效果：測試一定載荷和時間下摩擦系數變化并結合表面形貌分析磨損機理。
材料表征：涂層（薄膜）結合力
表征方式：劃痕儀
效果：測試薄膜與基體之間的結合強度，需要結合劃痕形貌、聲發射圖譜和摩擦系數變化綜合評定。
展開 技術研究｜霍普金森桿對玻纖增強材料（GFRP）的動態壓縮性能研究
高阻抗的SHPB測試系統，測試GFRP材料時阻抗差異過大，導致無法實現恒應變率假設，最終得出的測試結果缺乏可靠性。在測試低阻抗材料時，鋼不適合作為桿系材料，需要選擇更低阻抗的材料作為波導桿，比如鋁材或者尼龍材料。同時可在SHPB測試系統中增加波形整形器部件，以確保恒應變率假設。
國高材汽車材料仿真服務方案
汽車材料仿真方案，采用控制材料成型、受力過程中的變量，通過仿真對比，可實現對材料加工階段的流模分析和使用階段的力學分析，為客戶提供從樣品注塑、材料性能測試、數據處理、材料仿真的整體解決方案。國高材分析測試中心一方面，幫助企業在產品設計階段就能及時排除因材料選擇、模具設計等因素，造成的滯留、短射、困氣、熔接線等缺陷；另一方面，對汽車車體受力瞬間進行仿真模擬，實現汽車車體防撞性的準確預估，從而優化結構設計、合理選擇材料、縮短研發周期、提高車身安全性。
服務流程
了解客戶真實需求——測試樣品評估——設計方案——分析測試——出具報告
項目范圍
塑料：PE、PP、PVC、ABS、PA、PC、PET、母粒、其他塑料
材料及制品
橡膠：SBS、NBR、EPDM、BR、SR、天然乳膠、其他橡膠材
料及制品
其他高分子材料：合成纖維、高分子基復合材料等
服務內容
樣品注塑：根據仿真端需求制備出最適宜的樣品。
材料性能測試：提供試樣的力學性能、流變性能、熱學性能數據測試服務。
數據處理：結合材料的本身性能，采用相應數據處理方程進行數據優化，獲得仿真所需的數據。
材料仿真：實現在零件加工和受力階段的仿真模擬分析，幫助企業在產品設計階段就能及時排除因材料選擇、模具設計等因素造成的產品缺陷。
展開 測試方案 | 采用高精度測量設備獲取材料特性
什么是材料性能或試樣測試？
材料測試一般是指測定材料在機械、熱學、電學、腐蝕、輻射和生物劣化等方面的性能或特性。
機械試驗方法可分為破壞性試驗和非破壞性材料試驗：
破壞性試驗：對隨機試樣施加導致它們破壞的負荷，用于確定最大載荷以及在該載荷影響下材料的性能。
無損檢測：對材料的工件進行無損檢測。
試驗的進一步分類 基于載荷類型：
靜態試驗：載荷（拉伸、壓縮或彎曲載荷）緩慢或持續地作用在材料樣品上。
動態測試：試樣承受突然變化的載荷或周期性作用載荷。
循環試驗：試樣經受反復或交變循環載荷，例如正弦形式。
沖擊試驗：試樣受到夏比試驗沖擊。
在拉伸試驗中，試樣被拉至斷裂點。根據材料特性，你可以真正了解材料的性能，它能吸收多少能量，從而預測產品在實際應用中的性能。有些測試可能還需要在環境室中進行。
破壞性材料測試
通過高精度測量設備獲取材料特性
在許多行業中，材料的選擇起著至關重要的作用，因為制造商一直在尋求降低車輛、機器、結構和設備的重量和成本。作為結構完整性一部分，新材料部件（如金屬、合金、混凝土、聚合物、陶瓷、模制塑料或復合材料）的機械特性對于實現最佳的安全性、耐久性、柔韌性、強度重量比、性能、可靠性和成本效益至關重要。科學家和工程師在產品設計，模擬和真實測試中，需要了解材料的特性，如應力、應變、拉伸模量和泊松比。準確的材料性能數據可防止現場故障，并在問題出現前提前預測。
因此，材料性能測試是了解材料在各種應力下性能的關鍵步驟。它通常由符合ISO和ASTM標準試驗機進行。然而，我們強烈建議增加額外的傳感器，因為這有助于更好、更精確地了解材料結構特征。
展開 直播預告 | 基于人工智能的材料測試數據擴充與快速預測
精彩直播預告
計算機性能的提升推動了人工智能（AI）和機器學習（ML）技術的蓬勃發展。AI、ML技術正與各行各業深度融合，助力傳統行業實現從經驗驅動到數字驅動的研發理念轉變，有效降低研發成本、提高研發效率并加快產品上市周期。針對材料性能測試周期長、成本高的問題，海克斯康融合物理測試、虛擬實驗和人工智能技術，開發出一套基于人工智能的材料數據擴充解決方案。該方案旨在幫助客戶快速獲取準確可靠的材料屬性數據。
該解決方案工作流程中的三種方法
海克斯康基于人工智能的材料數據擴充解決方案主要包含以下兩部分：
■材料數據的存儲與管理：對客戶的材料數據進行結構化存儲，并提供便捷的展示方式，有效解決材料數據在存儲、使用和共享環節的難題。
■材料數據的擴充：通過結合材料數據擴充的三種經典方法，即實驗測試、虛擬材料建模和人工智能，搭建了一種材料數據擴充智能化解決方案。該方案能夠幫助客戶利用少量材料測試數據，精準預測更廣泛條件下的材料屬性（如靜力學性能、蠕變性能、疲勞性能等）。這確保了客戶能夠高效、準確地獲取用于仿真分析所需的高質量材料數據，同時顯著提升仿真結果的精度與可靠性。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件應用專家常誠，在直播間中講師將詳細介紹海克斯康基于人工智能的材料數據擴充解決方案及各功能使用方法，并結合多個實際應用案例，分析該解決方案的應用實效和賦能價值。敬請關注！
展開 復合材料性能測試標準 準完整版 ASTM 標準
Standard Guide for Testing Polymer Matrix Composite Materials.pdf
Standard Practice for statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life(S-N) and Strain-Life Fatigue Data.pdf
Determination of Fracture Surface Energies by the Cleavage Technique.pdf
Round Robin Testing for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Composite Materials.pdf
Standard Test Method for Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Materials Using a Combined Loading Compression (CLC) Test Fixture.pdf
Standard Test Method for High Speed Puncture Properties of Plastics Using Load and Displancement Sensors.pdf
Standard Test Method for In-Plane Shear Response of Polymer Matrix Composite Materials by Tensile Test of a (zheng fu 45 du) Laminate.pdf
Standard Test Method for In-Plane Shear
展開 
關于舉辦第七期全國復合材料成型工藝及力學性能 標準化測試培訓班的通知
第七期成型工藝培訓通知.docx
車輛性能測試02：漢航NTS.LAB TSA 換擋性能測試系統
一、引言
汽車工業領域各項新技術蓬勃發展，但始終未變的是車輛為人服務，因此駕駛感受和乘坐感受始終是車輛性能的兩個重要指標。
漢航NTS.LAB TSA換擋性能測試系統適用于乘用車、商用車的手動擋與自動擋車型，車輛換擋性能的測試是評價整車技術水平和用戶體驗的重要環節之一。換擋性能直接影響駕駛操控性、動力傳遞效率、舒適性以及燃油經濟性，是變速系統設計與優化的核心指標。通過科學化的測試流程與高精度數據分析，可確保變速器在不同工況下的穩定性與可靠性，為車輛性能的持續改進提供技術支撐。
二、系統組成
漢航NTS.LAB TSA換擋性能測試系統適用于乘用車、商用車的手動擋與自動擋車型，涵蓋選/換擋行程-力測試、擋位剛度測試、斜向換擋測試、擋位間隙測試、離合特性測試等十余項關鍵測試項目。該系統通過漢航高精度數據采集硬件Hunter Box與漢航NTS.LAB多功能軟件平臺協同工作，實現從數據采集到分析的全程閉環，為換擋性能的量化評價與優化提供完整解決方案。
1.漢航獵人列高精度數據采集硬件Hunter Box
基于LXI A類總線架構，配備8個模擬量輸入通道、4個信號源輸出通道及4個轉速輸入通道，支持最高204.8kHz獨立采樣率。內置FPGA模塊與DSP處理器，同步采集CAN、CAN-FD及IMU慣導信號，確保動態數據的高效傳輸與實時處理。
2.專用傳感器組
a) 力傳感器：精確測量換擋桿與踏板的操作力。
b) 位移傳感器：記錄換擋桿、踏板的行程軌跡與位置變化。
c) 車速、加速度傳感器：監測換擋過程中車輛的速度及加速度波動。
3.系統工裝
包含支撐工裝、換擋工裝、踏板工裝等模塊化組件，通過高剛度固定支架確保傳感器在動態測試中的穩定性，消除振動干擾對數據精度的影響。
展開 技術研究 | 烘箱狀態對聚丙烯材料熱氧老化性能的影響研究
1.2.2烘箱不同區域溫度的差異及對樣品性能的影響
將烘箱分為上中下三層，每一層劃分四個區域，采用溫度采集器對12個區域樣品表面的溫度進行實時檢測，在150℃下老化500h后對PP樣品的拉伸性能進行測試。熱電偶線對12個區域進行溫度監測，示意圖如圖1所示；
圖1烘箱不同位置的溫度監測示意圖
12個區域樣品表面的溫度值如表5所示；
結果顯示：采用溫度采集器對烘箱的12個區域樣品表面的溫度進行實時檢測，結果表明：通過熱電偶探溫發現，12個區域的溫度存在一定的差別，最高溫度為第三層第1區域，最低溫度出現在第三層第4區域，最高溫最低溫差值為1.7℃；
對于放置在12個區域的PP樣品老化500h后測試拉伸性能，結果如表6所示；
根據上表中的數據可知：拉伸性能并非與老化溫度呈現對稱的變化規律，最大值出現在第一層第1區域及第二層第2區域 ，最小值出現在第二層第3區域，是否與區域內的含氧量有關，這一問題仍需進一步實驗進行考證；
1.2.3隔熱材料對熱氧老化性能的影響
采用鋪墊隔熱材料和不鋪墊任何材料對PP樣品老化500h后的力學性能進行了測試，鋪墊隔熱材料和不鋪墊隔熱材料的圖片如2所示；
圖2 鋪墊隔熱材料和不鋪墊隔熱材料
不鋪墊材料樣品拉伸性能測試結果如表7所示；
不鋪墊材料樣品拉伸性能測試結果如表8所示；
根據以上結果可知：鋪墊隔熱材料老化500h后的樣品性能要比不鋪任何材料樣品老化后的性能稍好；這主要是由于鋪墊隔熱材料后，樣品在老化過程中底部受熱要比沒有鋪墊材料差一些，導致樣品老化的速率變慢，性能保持的更好；不鋪隔熱材料的老化樣品性能稍差的原因可能與樣品直接接觸金屬，在高溫下金屬催化高分子材料降解有關。
展開 高應變速率和準靜態力學拉伸性能有什么不同？如何準確選擇測試設備？
基于高速液壓伺服試驗機的材料動態拉伸試驗是獲得中低應變率力學性能的主要手段，但如何獲得材料的動態拉伸載荷、動態應變，以及失效過程的熱耗散數據是試驗測試的關鍵。就像飛機在服役過程中結構可能會遭受鳥撞、應急墜撞等沖擊載荷的作用，如飛機機頭和機翼結構是飛鳥、冰雹等外來物沖擊的密切關注部位，飛機機體下部結構則需進行抗墜撞設計以提高其適墜性。飛機結構在沖擊載荷作用下，材料的力學行為相較準靜態加載需考慮應變率效應的影響，即隨著加載應變率的提高，材料往往呈現出一定的應變率敏感性。以往研究表明，高強度材料的強度極限和失效應變等參數隨著應變率的提高會發生顯著變化，因此，為準確進行飛機結構的抗沖擊設計和分析，需通過試驗手段獲得材料的動態力學性能參數。
一般而言，應變率范圍10-1s-1～103s-1為中低應變率狀態，處于該范圍左右兩端之外的則分別為準靜態和高應變率狀態。需要說明的是在不同的應變率范圍，需匹配不同的試驗設備進行力學性能測試，如圖1所示，如準靜態范圍一般通過常規的靜態試驗機，中低應變率范圍則一般通過高速液壓伺服試驗機，而高應變率范圍則一般采用霍普金森桿試驗裝置。相較而言，中低應變率范圍內的材料動態力學性能測試方法尚沒有準靜態和高應變率下的測試方法成熟，主要體現為基于高速液壓伺服試驗機的材料中低應變率動態拉伸試驗相對較少，在關鍵試驗參數測試、試驗數據處理等方面有待進一步形成共識。
圖1 典型材料在不同應變率范圍的試驗裝置
高速拉伸試驗機
霍普金森桿
材料的動態應變測試
材料力學性能試驗中應變測試的常規方法包括應變電測法和引伸計測量方法。但受限于常規應變片使用量程的限制，無法測量材料的塑性變形全過程。而材料動態拉伸試驗為瞬態破壞過程，傳統機械引伸計易發生損壞也不適用。
展開 