萬能材料試驗機的案例
什么是萬能材料試驗機
1
簡 介
萬能試驗機，它并不萬能。
但由于集拉伸、彎曲、壓縮、剪切等功能于一體，確實挺多才多藝。且試驗對象較小，因此也稱作材料試驗機。
2
萬能/材料試驗機
以位于同濟大學滬西校區木結構試驗室的“WDW-50kN微機控制電子萬能試驗機”為例說明。
這臺機器長成圖1這樣。主要技術指標包括：最大加載力50kN；按位移控制最大加載速度50mm/min;加載行程約1000mm,實際作動器不超出機器立柱高度范圍原則上均可。
圖1 WDW-50kN微機控制電子萬能試驗機
材料試驗機常用作拉/壓、彎/剪等工況下的材性試驗，如圖2、圖3所示。
圖2 受拉試驗
圖3 受彎試驗
本質上，材料試驗機只是提供豎直方向力。為了稱得上“萬能”，還需要結合試驗目的設計相應的加載頭與夾具。
例如，為了研究自攻螺釘的抗拔承載力，可利用試驗機在豎直方向的加載，并專門設計加載頭與夾具予以實現。圖4中，作動器通過螺栓連接，可與自攻螺釘緊固；夾具與底座連接，并夾緊試件，使試驗件不因作動器的拉力作用發生移動。
展開 國高材分享 | 如何準確獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間的應力-應變曲線
在應變速率0.001/s至1000/s區間內，要獲得不同數量級下的應力-應變曲線，需要不同的測試設備，即準靜態萬能材料試驗機和高速拉伸試驗機。準靜態萬能材料試驗機可滿足應變速率0.001/s至10/s（準靜態拉伸應變速率）下的測試，高速拉伸試驗機可滿足應變速率10/s至1000/s（高速拉伸應變速率）下的測試。
所以，“如何獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間的應力-應變曲線”這一問題，可轉化成“如何將兩套工作原理不同的測試設備測得的結果完美且可靠地整合在一起”。回答此問題，需要從以下四個方面進行設計。
（一）試樣設計
試樣幾何尺寸不一樣，尤其是試樣的平行部長寬不一樣，即使是同一臺測試設備，獲得的測試結果也會不一樣。因此在不同的測試設備上進行測試，試樣的平行部長寬必須一致。
我們知道高速拉伸試驗機具有其倔強性（局限性），所以試樣的設計只能以高速拉伸試樣為基準，設計準靜態拉伸試樣，讓準靜態試驗機的試樣遷就高速拉伸試驗機的試樣，沒有其他選擇。準靜態拉伸試樣的平行部長寬與高速拉伸試樣的平行部長寬一致，只是試樣個子（總長）高些。
（二）應變測量
在常規拉伸試驗中，應變測量設備一般有機械接觸式引伸計、激光引伸計、光學應變測量系統等。既能用于準靜態拉伸測試又能用于高速拉伸測試，當屬激光引伸計和光學應變測量系統。論測量信息的豐富度，似乎光學應變測量系統又要勝一籌。為了獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間可靠的應力-應變曲線的一方-應變,暫且選用光學應變測量系統作為應變的測量設備。
展開 工程抗火試驗指南——三類火災試驗
▼燃燒性能試驗爐
▼煙氣測試儀
▼燃燒測試儀
▼防火涂料測試
3 Material Properties in Fire
材料高溫性能
▼高溫材料特性萬能試驗機
高溫材料特性萬能試驗機主要適用于金屬材料的高溫力學性能測試：高溫拉伸、蠕變、應力應變等。
4 Structural Fire Resistance
結構抗火試驗
結構構件抗火試驗主要有：
1. 建筑、隧道、橋梁等結構構件的耐火試驗；
2.建筑構件、配件的標準耐火試驗檢測；
3.防火涂料、防火板的防火保護產品性能檢測；
4.高溫模擬試驗。
展開 聲子晶體隔離低頻振動|直觀前沿征稿
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公路材料檢測設備-歐洲試驗機技術
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慧通測控：汽車車身附件檢測前沿大綱闡述
4、耐久性與可靠性檢測：模擬附件在實際使用中的各種工況，進行長時間循環試驗，像車門開閉、車窗升降要測試成千上萬次。還要在不同環境條件下，比如高溫、低溫、高濕度、強電磁干擾環境里，檢測附件功能是否穩定可靠。
5、環境適應性檢測：高低溫試驗箱模擬極端溫度，濕熱試驗箱創造高濕度環境，鹽霧試驗箱測試附件在鹽霧腐蝕環境下的耐腐蝕性能，看看附件在各種惡劣環境里能不能正常工作。
汽車車身附件檢測都有哪些方法和技術呢？
傳統檢測方法里，目視檢測法靠檢測人員肉眼觀察外觀，量具測量法用卡尺等常規量具測尺寸，物理性能測試法通過萬能材料試驗機等設備做力學、熱學性能測試。現代檢測技術就先進多了，無損檢測技術里，超聲波檢測利用超聲波特性找附件內部缺陷，X 射線檢測靠穿透成像發現問題，磁粉檢測針對鐵磁性材料找表面及近表面缺陷。自動化檢測技術方面，機器視覺檢測通過相機采集圖像分析，實現快速準確檢測；自動化裝配與檢測生產線把裝配和檢測結合，提高效率和產品質量一致性。傳感器技術也廣泛應用，壓力傳感器測部件受力，位移傳感器監測部件位移，溫度傳感器監控溫度變化。
汽車車身附件檢測的標準與法規有哪些呢？
國內有國家標準（GB），像 GB 4785 規定了車燈安裝和性能要求，GB 15084 明確了后視鏡的相關標準。行業標準（QC）也不少，比如 QC/T 323 對汽車門鎖有詳細規定，QC/T 740 規范了乘用車座椅總成。還有強制性認證制度（CCC 認證），像車燈、安全帶這些重要附件必須通過認證才能上市。國際上，聯合國歐洲經濟委員會（UNECE）法規和國際標準化組織（ISO）標準也很有影響力，很多國家制定法規都會參考。
總之，汽車車身附件檢測是汽車行業里默默守護我們安全和駕乘體驗的幕后英雄。
展開 就擰個螺栓而已，竟然有這么多學問？
其它改變摩擦系數的常見情況有：
涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉接觸面摩擦系數，工具轉速，墊片增加/減少等。
擰緊技術中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環節的重要環節，螺栓/螺母在產品壽命周期內必須穩定連接，否則有可能造成嚴重的質量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時有發生。
螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：
1. 強度不足
螺栓常見強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
螺栓/螺母機械強度測試
螺栓/螺母機械強度的測試方法很多，比較權威的方法是依據ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機械抗拉強度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過萬能材料試驗機產生軸向拉力，通過軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機械性能指標。
軸向拉力/軸向拉伸量：
螺母/螺紋副的機械強度測試，如下圖示意：
1. 實驗載荷一般在抗拉強度的88%-94%之間
2. 持續載荷15S
3. 需確保螺桿沒有永久變形
4. 15S后手動可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強度合格
展開 Abaqus|結構阻尼（structural damping）就是損耗因子（loss factor）
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工程火指南
什么是萬能材料試驗機
同濟大學土木工程博士標準
炭石墨材料浸漬工藝
性能測試：
1.抗壓強度: 測試制品外力施壓時所承受的強度極限，利用壓力測試機測試，采用標準BJ/T8133.8一1999電炭制品試驗方法。
2.抗折強度：測試制品單位面積承受彎矩時的極限折斷應力，試驗在通用萬能材料試驗機上進行，采用標準BJ/T8133.8一1999電炭制品試驗方法
3.肖氏硬度：用來測試制品的軟硬程度，利用肖氏硬度計，采用標準BJ/T8133.4一1999電炭制品試驗方法
4.開口氣孔率：用來測試制品氣孔含量的一個指標，采用水煮法來測定，標準采用標準BJ/T8133.14一1999電炭制品試驗方法
5.體積密度：測試制品密度標準采用標準BJ/T8133.15一1999電炭制品試驗方法
注意：
1.制品調入浸漬罐前同樣需要對浸漬罐進行加熱。
2.抽真空時保持長時間，是為了盡可能將制品內部細小孔洞的空氣和水分排除完，加壓時間長同樣是為了使制品浸漬充分。
3.在對浸漬罐加壓過程中，可通入氮氣增加壓強。
4.整個浸漬過程，浸漬液罐保持常壓。
5.在打開浸漬罐前，應先對浸漬罐進行排氣處理，以防發生事故。
6.制品預熱時間、抽真空時間、浸漬時間需要根據制品的尺寸大小進行靈活調整。
7.如果想大幅度改善產品的性能，可對制品進行多次浸漬。
8.在性能測試方面可根據不同的需求進行增加，例如測試抗氧化性能、耐腐蝕性能等。
展開 120萬臺充電寶召回！鋰電池隔膜如何保障安全“命門”？
要求：厚度偏差需符合標準范圍（通常≤±1μm），確保電池裝配一致性
力學性能檢測
拉伸強度與斷裂伸長率
測試方法：使用萬能材料試驗機，測試隔膜縱向（MD）和橫向（TD）的拉伸性能。
標準要求：拉伸強度≥100 MPa（MD/TD），斷裂伸長率需均衡。
穿刺強度
測試方法：用特定針頭刺穿隔膜，記錄最大力值。
意義：防止電池內部枝晶刺穿隔膜導致短路，通常要求≥300 gf。
透氣性能檢測
Gurley值（透氣度）
測試方法：測量100 mL空氣通過隔膜所需時間（秒）。
標準范圍：常規隔膜Gurley值在200-500秒/100 mL，過低可能影響機械強度，過高則阻礙離子傳輸。
熱性能檢測
熱收縮率
測試方法：將隔膜在特定溫度（如90℃、120℃）下加熱一定時間，測量尺寸變化率。
要求：高溫下收縮率需≤5%（縱向/橫向），防止電池內部短路。
閉孔溫度與破膜溫度
閉孔溫度：隔膜微孔閉合的溫度（通常130-140℃），阻斷離子傳輸以提升安全性。
破膜溫度：隔膜完全熔融破裂的溫度（≥150℃），需通過差示掃描量熱法（DSC）或熱機械分析（TMA）測定。
國高材分析測試中心熱分析儀
孔徑與分布測試
最大孔徑與平均孔徑
測試方法：采用泡點法（Bubble Point）或掃描電鏡（SEM）分析。
要求：孔徑分布均勻，最大孔徑≤1μm，防止鋰枝晶穿透。
表面特性與潤濕性
接觸角（潤濕性）
測試方法：測量電解液在隔膜表面的接觸角，評估浸潤速度。
意義：接觸角小（<30°）表明潤濕性好，利于電池充放電效率。
展開 
為什么材料拉伸試驗要用“引伸計”
試驗時，傳感器與試件測量段（亦稱“測量標距”）的兩端點“固定”，傳感器測得標距間的變形（伸長或縮短）并將其轉化為其他信號（如電信號、光信號），經放大器放大并由記錄器采集，從而獲得數據。
引伸計包括機械式引伸計、光學引伸計、電子引伸計（圖1）等。目前土木工程試驗中較常用電子引伸計，如各類材料的拉伸試驗。而電子引伸計又可分為軸向引伸計、橫向引伸計和夾式引伸計。本文主要談談對
軸向電子引伸計（測量試件沿加載方向的線變形）的一些理解，如圖1，其包括
刀刃、
標距桿、
標距桿墊片、
力臂等部件。
圖1 軸向電子引伸計
2. Why it ?| 為什么需要用引伸計？
目前多數試驗機都能記錄加載頭的位移，利用位移計也能測量試件的變形，這兩者相對于引伸計的安裝和使用都方便太多，所以剛開始做材料拉伸試驗時，我對試件上額外添加一個引伸計是疑惑的。
那么使用引伸計的意義是什么？
結合試驗來談一談會一點。
當進行材料拉伸試驗時，試件所受荷載可以直接從試驗機獲得，記為
F；試件的“受拉伸長量”也可以直接從試驗機獲得，記加載頭位移為
d；那拉伸試驗的荷載-位移曲線不就已經可以繪制了么？如果試件的截面積為
A，原長為
l，那
σ=
F/
A、
ε=
d/
l后拉伸試驗的應力-應變曲線也能得到。
圖2 應力-應變曲線
好像有道理哈？
展開 【專業知識】螺栓基本擰緊技術，竟然有這么多學問，收藏！
其它改變摩擦系數的常見情況有：
涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉接觸面摩擦系數，工具轉速，墊片增加/減少等。
擰緊技術中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環節的重要環節，螺栓/螺母在產品壽命周期內必須穩定連接，否則有可能造成嚴重的質量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時有發生。
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1. 強度不足
螺栓常見強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
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螺栓/螺母機械強度的測試方法很多，比較權威的方法是依據ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機械抗拉強度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過萬能材料試驗機產生軸向拉力，通過軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機械性能指標。
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螺母/螺紋副的機械強度測試，如下圖示意：
1. 實驗載荷一般在抗拉強度的88%-94%之間
2. 持續載荷15S
3.
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試驗設計與數據處理 [M]. 中國科學技術大學出版社, 2008.
作者簡介：
小尹用心（筆名），同濟大學博士在讀。
個人公眾號：建筑工業產品經理
-end
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同濟大學土木工程博士標準
展開 熱處理工藝對TC11鈦合金鍛坯組織性能及探傷水平的影響
該合金具有優異的熱強性能，主要用于制作工作溫度在500℃以下的飛機發動機壓氣機盤、葉片和葉輪等關鍵零部件，是目前航空工業上應用最廣泛的鈦合金之一。
由于TC11 鈦合金發動機盤類鍛件標準要求探傷級別高(噪聲：φ0.8mm 平底孔不超過20%)，對鍛件組織均勻性提出了較高的要求。對于鈦合金材料的探傷，原材料的冶金質量、探傷方法、組織均勻性和方向性是影響探傷結果的主要因素，而組織的不均勻性是影響鈦合金超聲波探傷雜波水平的最主要因素。本文利用熱處理工藝影響組織，而組織又與性能、探傷結果密切相關這一原理，通過選用不同的熱處理工藝參數，研究了TC11 鈦合金鍛坯的高倍組織、室溫力學性能、探傷結果的變化規律，進而得到既能滿足探傷要求，又能使力學性能達到最佳的熱處理工藝參數。
試驗材料及方法
試驗材料
試驗采用西部超導材料科技有限公司生產的φ230mm 規格TC11 鈦合金棒材，熔煉方式為真空自耗電弧爐三次熔煉。原材料經過入廠復驗，各項指標滿足GJB 2218A-2018 標準要求。
用鋸床按工藝要求長度對棒材進行下料，隨后在高溫電爐中相變點β/(α+β)下30 ～40℃范圍內加熱并保溫一定時間后，按鍛造工藝要求出爐鍛造。
試驗方法
TC11 鈦合金鍛坯鍛造完成后，將4 件鍛坯按四種不同熱處理工藝進行處理。4 種熱處理工藝如下：
⑴鍛坯A：一次退火950℃，保溫2h，空冷，二次退火530℃，保溫6h，空冷。
⑵鍛坯B：一次退火960℃，保溫2h，空冷，二次退火530℃，保溫6h，空冷。
⑶鍛坯C：一次退火970℃，保溫2h，空冷，二次退火530℃，保溫6h，空冷。
⑷鍛坯D：一次退火980℃，保溫2h，空冷，二次退火530℃，保溫6h，空冷。
4 件TC11 鈦合金鍛坯經熱處理后，分別進行了水浸探傷、高倍組織檢查、室溫拉伸性能等測試。
展開 