人工加速老化測試的案例
人工加速老化測試實驗種類淺析
人工加速老化測試實驗在生產生活中有著許多較為實際的應用，產品在自然環境下由于各種條件的影響會導致了一些列的變化而發生老化現象，這些現象很多是不可避免，但是對于企業生產合理的利用其中的規律，延長產品的老化時間和使用使用，在工業生產中常用的人工加速老化測試設備有如下幾類：
一、光老化測試
光老化測試又可以分為：氙弧燈老化、紫外燈老化、碳弧燈老化。
主要參考標準有
氙弧燈老化
GB/T 16422.2、GB/T 8427、GB/T 1865、ASTM D4355、ASTM G155、JIS K5600等
紫外光老化
GB/T 16422.3、GB/T 18950、ASTM G 154、ASTM D-4674、ASTM_D4674、JIS K 7350 等
碳弧燈老化
GB/T 16422.3(等同與GB/T4892.3)、ASTM G153、JIS D 0205、JIS B 7753等
光老化是戶外使用材料受到的主要老化破壞，對于室內使用材料，也會受到一定程度的光老化。模擬光老化主要的三種燈源各有優異，碳弧燈是最早發明使用建立的 測量體系較早、很多日本標準和纖維材料方面的標準都使用碳弧燈，但由于碳弧燈價格較高、性能不夠穩定（燈管使用90小時后需要更換），已經逐漸被氙弧燈、 紫外燈代替。氙燈在模擬自然光方面有較大優勢，價格也相對較低，適合多數產品的使用。紫外燈產生的是400nm以下的光，能較好地加速模擬自然光中紫外線 對材料的破壞作用，加速因子比氙燈要高，光源穩定性也比氙燈要好，但容易產生非自然光產出的破壞（尤其是UVB燈）。
主要應用范圍：戶外、室內使用的橡塑、涂料、油墨產品，通訊、電器等設備外殼，汽車件、摩托車配件。
展開 基于老化動力學模型計算輻照強度對聚碳酸酯PC光老化加速倍率的研究
2.2 基于輻照度強度指數加速因子計算
在老化過程中，不改變溫度、相對濕度的前提下，根據簡化加速因子模型公式：AF=k2/k1=(I2/I1)m，可以分別計算不同輻照度下的加速因子，以0.9W/m2為基準老化輻照度為例，可推算出聚碳酸酯純化單體以及添加不同耐候劑體系材料在其他老化輻照度下的老化加速因子，詳見表6所示。對于聚碳酸酯材料而言，在光老化過程中保持溫度、相對濕度不變，通過改變輻照強度可以提高老化速率，輻照度提升40%，可以實現1.38～1.54倍的加速，輻照度提升80%，可以實現1.76～2.13倍的加速。
表 6 PC 各配方樣品不同輻照度下的加速因子
3
結論
本文基于老化動力學模型重點研究了光照過程中輻照強度對聚碳酸酯材料光老化進程的影響，基于老化動力學模型，通過計算獲得不同耐候體系聚碳酸酯材料的輻照度響應指數區間為0.96～1.29。抗氧劑、紫外吸收劑及光穩定劑的添加會提升材料的輻照度響應指數，但添加比例對輻照度響應指數的影響較小。在光老化過程中，在保持溫度、相對濕度不變的前提下，通過提升輻照強度可以提高老化速率：輻照度提升40%，可以實現1.38～1.54倍的加速;輻照度提升80%，可以實現1.76～2.13倍的加速。
* 本文為國高材分析測試中心原創，轉載請注明出處。
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陽光、雨水、溫度變化等自然環境因素會加速材料的老化，導致塑料褪色、涂層剝落、紡織品脆化等問題。若直接通過戶外暴露測試，可能需要數年時間才能獲得結果，而人工加速老化測試（如氙燈試驗）可在幾天或幾周內模擬戶外數月甚至數年的老化效果，幫助企業快速評估材料耐久性，優化產品設計。
在材料老化測試領域，氙燈試驗箱因其光譜接近太陽光而被廣泛應用。但根據測試需求的不同，又分為氙燈老化試驗箱和氙燈耐候試驗箱（也稱“超級氙燈”）兩種主要類型。如何選擇適合的設備？首先要了解它們的核心區別。
氙燈老化試驗箱 vs 氙燈耐候試驗箱
雖然兩者均采用氙燈模擬陽光光譜，但設計目標和功能側重點不同：
1. 功能范圍
· 氙燈老化試驗箱：主要模擬紫外線、可見光和紅外線對材料的光老化影響，側重于單一光照條件的加速測試。
· 氙燈耐候試驗箱：除光照外，還能模擬雨水、露水、溫濕度循環等綜合氣候條件，更貼近真實戶外環境。
2. 應用場景
· 老化試驗箱適用于塑料、涂料等材料的耐光性測試；
· 耐候試驗箱則廣泛用于汽車、建材、紡織等行業，需同時評估光照、濕熱、雨水協同作用的場景。
3. 設備設計
· 耐候試驗箱通常配備旋轉樣品架和噴淋系統，確保樣品均勻受光并模擬降雨侵蝕；
· 老化試驗箱可能簡化溫濕度控制，更適合實驗室小樣品測試。
氙燈耐候試驗箱的優勢
1. 模擬真實環境：能夠模擬包括太陽光、紫外光、紅外光、高低濕度、高低溫以及淋雨等戶外環境條件，適用于模擬戶外產品的表面受到的破壞，如太陽光中的紫外線、可見光和紅外線部分，以及雨天的濕氣對材料的影響。
2.
展開 經驗分享 | 塑料光老化測試時長換算：1天實驗室測試等效于戶外多久？
但是，UV老化與溫度緊密相關。
廣州年平均溫度為21.8度，當溫度上升1倍時，經驗評估約增強1.5倍老化效果，故在設定溫度為60度時，有 60/21.8*1.5*6.55=27 天(此處采用加速因子相乘的方式，忽略溫度和光照的相互影響)。
即： 做1天UV測試，約相當于廣州戶外27天的老化效果 。（60度，0.68W/m2 at 340mn）。
怕有人不熟悉，再舉一個例子
某一塑料制品使用于北京地區，期望控制人工加速老化總輻射量與戶外暴露一年相當。
第一步：由于該產品為塑料制品，且使用于戶外，選擇采用GB/T16422.2-1996《塑料實驗室光源曝露試驗方法第二部分：氙弧燈》中A法。試驗條件為：輻照強度0.50W/ m2（340nm)，黑板溫度65℃，箱體溫度40℃，相對濕度50％，噴水時間／不噴水時間18min/102min，連續光照；
第二步：從表2可知北京地區一年輻射總量、為5609MJ/ m2，依據對比人工光源與自然陽光輻射光譜分布的國際準則CIE No 85 -1989（見表3，GB/T16422.1-1996《塑料實驗室光源曝露試驗方法第一部分：氙弧燈》中引用）；其中紫外區與可見區部分（300nm－800nm）占62.2%，即3489MJ/m2。
第三步：依據GB/T 16422.2-1996，340nm輻照強度為0.50 W/ m2時，紅外區與可見區部分 （300nm～800nm）輻照強度為550 W/m2；可計算出輻照時間為3489 X 10^6/550=6.344 X 10^6s，即6.344 X 10^6s/3600=1762h。依此計算方法，僅光照加速倍率約為5。
展開 
人工老化試驗，如何選擇光源？碳弧、紫外還是氙??？
陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近于太陽光，但在370nm~390nm紫外線集中加強，模擬性不及氙燈，加速倍率介于氙燈及紫外燈之間。
適用情況：一般日光式耐候機較適用于涂料工業、汽車工業、建筑工業、通信設備、紡織工業、染料化學、橡膠工業等，現主要用于汽車材料的測試，特別是日本企業。
常用標準：GB/T 16422.4，GB/T 15255，ISO 4892-4，ASTM G152，JIS D0205等。
材料老化測試
國高材分析測試中心可依據GB、ISO、ASTM等測試標準，通過熱氧老化箱、氙燈老化試驗機、碳弧老化試驗箱和紫外老化試驗箱等老化設備，測定材料的可靠性指標。
展開 材料老化測試中遇到的問題及解決方法
塑料、橡膠、涂料等高分子材料在使用過程中會遇到老化的問題。為評價高分子材料的耐老化性能，逐漸形成了兩類老化試驗方法：
一類是自然老化試驗方法，即直接利用自然環境進行的老化試驗；另一類是人工加速老化試驗方法，即在實驗室利用老化箱模擬自然環境條件的某些老化因素進行的老化試驗。由于老化因素的多樣 性及老化機理的復雜性，自然老化無疑是最重要最可靠的老化試驗方法。
但是由于自然老化周期相對較長， 不同年份、季節、地區氣候條件的差異性導致了試驗結果的不可比性；而人工加速老化試驗模擬強化了自然氣候中的某些重要因素，如陽光、溫度、濕度、降雨等，縮短了老化試驗的周期，且由于試驗條件的可控性，試 驗結果再現性強。人工老化作為自然老化的重要補充，正廣泛運用于高分子材料的研究、開發、檢測中。在人工加速老化的試驗過程中，人們普遍會關心以下幾個問題：應該選擇什么樣的試驗條件，進行多長時間 的試驗；該選擇什么指標來評價該產品的老化性能。本文試圖針對這些問題對人工加速老化試驗進行一些探討。
1 人工加速老化試驗條件的選擇
這個問題實際上可以理解為應該模擬哪些老化因素，高分子材料在使用過程中，氣候環境里許多因素都有可 能對高分子材料的老化產生作用。如果事先知道產生老化的主要因素，就可以有針對性的選擇試驗方法。我們 可以從該材料的運輸、儲存、使用環境以及其老化機理等方面考慮，確定試驗方法。例如硬聚氯乙烯型材，使 用聚氯乙烯為原料，添加穩定劑、顏料等助劑加工而成，主要用于室外。從聚氯乙烯的老化機理考慮，聚氯乙 烯受熱易分解；從使用環境考慮；空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。
展開 技術研究 | 沒想到這種方法做拉伸測試，塑料老化壽命差異這么大
塑料在使用過程中會受到溫度、濕度等影響而逐漸老化，老化后拉伸強度是對塑料耐老化性能的評估的重要依據。塑料老化后通常會出現粉化、變形等變化，拉伸強度測試準確性降低，因此提升老化后拉伸測試的準確性很有必要。
二、 實驗設計
1 、實驗樣品
A（改性聚丙烯）和B（玻纖增強聚丙烯）
2.1樣品老化
將樣品放入到熱老化烘箱內，老化溫度為150℃，老化至樣品粉化，期間老化24h、48h、168h，264h、480h和600h取出進行拉伸測試。老化溫度為120℃，期間老化24h、48h和168h取出進行拉伸測試。
2.2測試與表征
拉伸測試和處理：拉伸測試速度50mm/min，夾具間距115mm。
三、 實驗探究分析
2.1 不同溫度和時間老化對拉伸強度的影響
實驗中對兩種樣品分別用120℃和150℃進行老化，并在固定時間取樣進行拉伸測試，測試結果如下：
圖1 不同溫度下老化后拉伸強度
從測試結果來看，A（普通改性）隨著老化時間的增加，拉伸強度越來越低，溫度越高，降低的速度和幅度越大；同時在老化168h內，斷裂伸長率變化不大。B(玻纖增強)在120℃老化168h內，拉伸強度在一定的范圍內（±5MPa）波動。老化后，斷裂伸長率無明顯變化，150℃老化比120℃老化后斷裂伸長率較低一些。
2.2 粉化樣條測試方法研究
2.2.1 粉化樣品測試強度測試
在150℃老化600h以后，兩種樣品均出現了分化現象，玻纖增強料B出現浮纖，但是表面較為平整；普通改性A出現了分層現象，樣條粉化嚴重，表面不平整，出現較多裂紋，樣品內部分層， 老化后樣條如圖2。
展開 BATZ集團加速汽車測試能力
為了滿足客戶對更安靜的汽車零部件不斷增長的需求，汽車供應商BATZ為其測試設施配備了數據采集工具，以實現更好的聲學與振動測試。
BATZ認識到對新設備的這種需求，由于當時其工程師需要控制一個踏板組件的噪音水平；該組件包括離合器、制動和加速器踏板。踏板組件是在BATZ工廠設計和制造的，噪聲測試是最近增加的。以前，測試部門一直在進行多種類型的負載應用測試、氣候測試和其他測量，但現在，隨著該設備的加入，BATZ也開始進行噪音測試。
由聲學與振動專家Hottinger Brüel & Kj?r（HBK）提供的新工具包括
LAN-XI采集硬件
和
BK Connect數據處理平臺
，以及HBK 4966-H-041型
傳聲器
和4534-B型
單軸加速度計
，以用于聲學與振動測試。為了進行聲學測試，傳聲器被安裝在一個測試臺上，踏板組件在一個隔音罩內操作。從外部手動操作踏板，測量發出的噪聲，然后根據所需的測試規格，用總值與時間、1/3倍頻程頻譜和一些心理聲學指標等工具進行處理。
目前，BATZ配備了自己的資源來進行這些測量，避免了分包商，這些類型的服務不僅意味著
降低成本
，而且使BATZ能
更好地控制整個過程
——從設計和制造組件到交付給最終客戶。
展開 Ansys進一步加速高性能計算和人工智能設計
Ansys RaptorH為芯片設計團隊提供業界領先的HFSS求解器技術
隨著Ansys? RaptorH?的正式發布，Ansys將進一步為工程師加快和改進5G、三維集成電路（3D-IC）和射頻集成電路設計工作流程賦能，推動智能設備、天線陣列和數據存儲系統等方面的創新。RaptorH集結了Ansys旗艦產品HFSS的保真度與RaptorX的速度和高容量架構，幫助設計人員縮小芯片尺寸、降低功耗、減少生產成本并最大限度地加快產品上市進程。
從用于5G移動設備和網絡基礎設施的高性能片上系統（SoC），到實現自動駕駛汽車和工業物聯網的射頻收發器，電磁對電路設計的影響極為關鍵。Ansys RaptorH能有效幫助客戶解決不良干擾，避免可能導致設計周期延長、風險增大、成本升高以及性能不理想等不良影響。
圖為納米級片上系統（SoC）的塊視圖，該分析展示了由HFSS黃金標準所提供支持的RaptorH的驚人容量
Ansys RaptorH是一款高度集成的分析解決方案，使設計人員能夠仿真在多芯片3D-IC、硅interposer和高級封裝上的高級納米硅設計的電磁現象，從而縮短設計周期并提高可靠性與完整性。
Ansys副總裁兼總經理John Lee表示：“設計新一代電子產品的企業面臨著日益嚴峻的上市時間壓力，因為他們要在容易出錯且成本高昂的工作流程中努力解決極為復雜的設計挑戰
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2020年2月25日，匹茲堡訊 –隨著Ansys? RaptorH?的正式發布，Ansys（NASDAQ：ANSS）將進一步為工程師加快和改進5G、三維集成電路（3D-IC）和射頻集成電路設計工作流程賦能，推動智能設備、天線陣列和數據存儲系統等方面的創新。RaptorH集結了Ansys旗艦產品HFSS的保真度與RaptorX的速度和高容量架構，幫助設計人員縮小芯片尺寸、降低功耗、減少生產成本并最大限度地加快產品上市進程。
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Ansys副總裁兼總經理John Lee表示：“設計新一代電子產品的企業面臨著日益嚴峻的上市時間壓力，因為他們要在容易出錯且成本高昂的工作流程中努力解決極為復雜的設計挑戰。通過將世界一流的Ansys HFSS和Ansys RaptorX引擎整合到統一的分析解決方案中，Ansys將提供一種即時的解決方案，以有效解決多個高速和高性能應用中的電磁效應。作為全球電磁領域的領導者，Ansys很驕傲這次能在繼承原有資產的基礎上全新推出Ansys RaptorH。”
關于ANSYS, Inc.
作為全球工程仿真領域的領先企業，Ansys在眾多產品的創造過程中都扮演著至關重要的角色。無論是火箭發射、飛機翱翔長空、汽車高速馳騁、電腦和移動設備的便捷使用
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高通驍龍現在也有多款型號支持AI，但借助的是傳統CPU、GPU、DSP硬件單元和SDK軟件開發包，整合成AIE引擎，特定情況下的加速效率顯然不如獨立硬件單元來的高，而且會加重CPU、GPU、DSP的負擔。
利用集成式仿真和測試加速重型裝備工程（免費領視頻）
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