高速力學測試技術的案例
技術研究 | 為了提高高速拉伸測試結果準確性，我們都長”斑“了
背景描述
在高速拉伸測試過程中，基于一個假設條件：試樣的延伸都發生在平行段內，可由該公式求得試驗速度v=應變率*平行段長度。但實際測試過程中，試樣的延伸往往不止發生在平行段內，還會在試樣頸部或肩部區域，這就導致了實際應變率與設定應變率總有差異。
本研究通過對比不同樣條的測試結果，優選出應變率最精確的試樣類型，從而提升測試精度，最終得到準確的應力-應變曲線。實驗利用DIC技術測量試樣的應變，散斑圖作為DIC技術的不可缺少的部分有著重要的意義。散斑圖是指具有一定灰度分布的數字圖像，試驗中如何制作穩定有效的散斑圖能提高樣條的應變測試結果。
案例解決過程
（1）試驗材料與儀器與樣條類型
實驗儀器圖：帶高速相機的高速拉伸試驗機
（2）DIC應變測量方法原理
測試前在試樣表面制作散斑，使用高速攝像機拍攝拉伸的全過程，然后用計算機處理所拍到的數字圖像（散斑圖），通過對比試樣表面在變形前后的散斑圖，運用相關算法求出試樣的全場位移與應變。不同應變率試驗高速攝像機需使用不同的拍攝幀數，應變率越高拍攝幀數也要相應地提高。為保證處理數據能得到應力-應變曲線，高速攝像機的拍攝幀數需與高速拉伸試驗機的力值采集頻率相同。原理簡示圖如圖1，計算機通過分析虛擬引伸計的長度變化得出試樣的應變-時間曲線。
圖1試樣的應變-時間曲線
案例結果與分析
（1）樣條的斷裂現象分析
1A、1B、1BA、Type 3試樣均為啞鈴型。啞鈴型設計是為了避免斷裂發生在標距外的情況，標距外的斷裂會導致測試結果出現偏離。試驗結果表明啞鈴型試樣在標距內斷裂，結果有效，而直條型試樣斷裂在夾鉗位置，結果無效。
圖2試樣斷裂
（2）應變-時間曲線分析
高速相機拍攝拉伸的整個過程，再通過計算機DIC技術得出試樣從拉伸開始到斷裂的應變-時間曲線，如圖10~12。
展開 慧通測控汽車門鎖測試系統：力學性能測試系統解決方案
其中，開關測試軸采用直線模組驅動，可通過閘線精準觸發開鎖開關，模擬汽車門鎖 “內開”“外開” 操作，同時能對汽車外鎖 / 內鎖止、兒童鎖操作力等關鍵指標進行檢測，全面覆蓋門鎖日常使用的核心力學性能維度。
控制方式與技術參數：自動化控制，精準適配各類檢測需求
PC + 板卡控制，高效精準無誤差
系統采用PC + 板卡的控制模式，實現測試過程自動化與精準化控制，相較傳統人工測試，大幅提升測試效率的同時，有效避免人為操作誤差，讓測試數據更精準、可靠。
設備配套控制面板、顯示器等組件，操作界面清晰，便于工作人員實時監控測試過程、調取測試數據。
精準技術參數，筑牢測試品質基礎
系統為單工位設計，各項技術參數精準適配汽車門鎖檢測需求，核心參數如下：
行程調節：Y 軸、Z 軸支持 ±25mm 手動行程，可靈活適配不同規格門鎖樣品；三路 X 軸測試軸支持 0-100mm 自動行程，最大測試速度 20mm/s，精準模擬門鎖實際開關動作。
傳感檢測：門鎖傳感器量程 0-3000N，解鎖傳感器量程 0-100N，傳感器精度高達 ±0.5%，可精準捕捉測試過程力值變化，滿足各類門鎖力學檢測需求。
基礎配置：設備整體重量 85kg，采用 AC220V/50Hz 常規工作電源，安裝便捷、能耗適中，適配各類實驗室、生產車間檢測場景。
企業實力：多領域布局，提供全鏈條智能測試服務
作為專注于智能測試解決方案的企業，北京沃華慧通測控技術有限公司的技術能力不僅體現在汽車門鎖測試領域，業務版圖還廣泛覆蓋汽車電子及零部件全品類測試、3C 檢測、智能家居測試、穿戴測試等多個領域。
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 Phys Rev Mater：原位高溫納米力學測試——探索準晶體微納尺度力學和相變
正是因為這個原因，從上個世紀80年代準晶被發現到現在，大部分的研究都是準晶在特定條件下的力學性能（如：高于500 攝氏度或者是在液體靜壓力下測試）。
圖2.（上）展示Al-Pd-Mn結構；（
下） Ho-Mg-Zn 十二面體準晶 (wikipedia.org ? wiki ? Quasicrystal)
最近，多倫多大學材料系鄒宇教授課題組和蘇黎世聯邦理工 (ETH Zurich)的Jeff Wheeler博士合作用原位高溫納米力學測試平臺研究了20面體準晶Al-Pd-Mn從室溫到500攝氏度的力學行為和相變特征。該工作發表在最近的一期Physical Review Materials上。（【4】Cheng et al., Phys. Rev. Materials （2021））第一作者是多倫多大學博士生Changjun Cheng, 通訊作者為鄒宇教授。其他作者包括ETH的Yuan Xiao 和JeffWheeler博士，多倫大學的博士生Michel Hache 和Zhiying Liu。
在此之前，2016年鄒宇在讀博士期間和其同事通過微納力學的辦法第一次在實驗中觀察到室溫下同軸壓縮的20面體準晶Al-Pd-Mn的塑性 ，并且發現位錯滑移(dislocation glide)在室溫下的可能性。（【1】Zou et al. Nature Communications 7,(2016)）
圖3. 二十面體準晶Al-Pd-Mn隨著樣品尺寸減小到500nm一下發現良好的塑性。
展開 
汽車高速發展，譜尼測試切實從源頭把好質量關 (
圖片
譜尼測試集團在汽車測試方面深耕多年，積累了豐富的經驗，此前，集團憑借堅實的技術基礎和良好的品牌積淀，獲得了奔馳、大眾、奧迪、比亞迪、特斯拉、理想、小鵬、零跑等國內外眾多知名車企認可，充分贏得了行業口碑。
集團在汽車測試領域具備多項資質，擁有認監委指定汽車產品強制性認證（CCC）實驗室和工信部汽車零部件公告檢驗機構等資質，可對傳統燃油汽車、新能源汽車的整車、零部件、內外飾件等進行檢測，提供更加優質高效、全方位的技術支持。
鉸鏈測試：從技術突破到市場浪潮，測試技術護航折疊時代
例如，疲勞強度測試會通過不斷施加應力，觀察材料在反復受力情況下的表現，驗證其是否能達到 2000MPa 的疲勞強度標準。這些測試不僅是對鉸鏈本身的考驗，也是對材料、工藝的全面檢驗，只有通過了這些嚴格測試的鉸鏈，才能被應用到折疊屏手機上。
產品型號：
常溫常濕動態彎折試驗機WH-1711-4
產品特點：1、可調翻合角度；2、翻合速度可根據需求自行設置；3、觸摸屏可直接輸入測試參數和顯示測試數據；4、有安全防護罩，可保護操作安全
材料的革新與測試技術的進步直接推動了鉸鏈性能的躍升。從不銹鋼到液態金屬，從簡單的折疊測試到復雜的多環境測試，每一步都讓鉸鏈更加可靠。有測試顯示，采用液態金屬組件并經過全面測試的鉸鏈，在 10 萬次開合測試后，性能衰減程度比傳統材料降低 60% 以上，這為折疊屏手機向 "日常耐用消費品" 轉型奠定了基礎。
未來已來：當鉸鏈突破 "物理極限"
折疊屏鉸鏈的進化之路，遠未走到終點。華為 "天工鉸鏈系統" 實現的雙向彎折，三折疊屏手機需要的協同鉸鏈技術，都在不斷突破物理邊界。未來，隨著液態金屬加工工藝的成熟，鉸鏈可能變得更輕薄、更耐用；新材料的出現或許會讓 "無折痕" 屏幕成為現實；而成本的下降，將讓折疊屏手機從 "高端嘗鮮" 走向 "大眾消費"。
在鉸鏈測試領域，北京沃華慧通測控技術有限公司憑借其專業的測試方案，為鉸鏈的可靠性提供了有力支撐。該公司針對折疊屏鉸鏈的特性，設計了涵蓋往復折疊壽命、高低溫環境適應性、沙塵侵蝕抵抗性等多維度的測試項目，能夠精準模擬鉸鏈在各種極端工況下的使用狀態，通過高精度傳感器實時捕捉形變、應力、磨損等關鍵數據，為廠商優化鉸鏈設計、提升材料性能提供了科學依據，助力折疊屏鉸鏈技術向更高耐用性、更優用戶體驗邁進。
展開 汽車高速發展，譜尼測試切實從源頭把好質量關
譜尼測試集團在汽車測試方面深耕多年，積累了豐富的經驗，此前，集團憑借堅實的技術基礎和良好的品牌積淀，獲得了奔馳、大眾、奧迪、比亞迪、特斯拉、理想、小鵬、零跑等國內外眾多知名車企認可，充分贏得了行業口碑。
集團在汽車測試領域具備多項資質，擁有認監委指定汽車產品強制性認證（CCC）實驗室和工信部汽車零部件公告檢驗機構等資質，可對傳統燃油汽車、新能源汽車的整車、零部件、內外飾件等進行檢測，提供更加優質高效、全方位的技術支持。
拉力、壓力、彎曲力學測試設備的適用場景
在力學測試設備領域，北京沃華慧通科技有限公司專注于高端力學測試設備的研發、制造與技術服務，產品涵蓋微機控制電子萬能試驗機、電液伺服萬能試驗機、專用壓力試驗機等一系列精密測控設備，廣泛應用于金屬、塑料、橡膠、陶瓷、建材、汽車零部件、航空航天、大專院校及科研院所等多個領域。
直播預告 | 如何在力學仿真中模擬高速沖擊對材料的破壞？
汽車開發材料階段，企業很難去通過總成或整車爆破實驗來驗證自己的材料，而傳統的懸臂梁沖擊和簡支梁沖擊，并不能很好的模擬汽車爆破時高速要求，多軸沖擊強度評價（Determination of puncture impact behaviour）是一種高速多軸沖擊模式，能模擬高速沖擊破壞形式，根據產品的功能要求選擇對應的材料試驗溫度，用高速行駛的落錘沖擊材料樣板，根據設備采集的曲線以及材料樣板的斷裂方式，來確定材料在此溫度和速度下的沖擊韌性。
多軸沖擊對材料的要求比較嚴格，對于汽車行業而言，為確保整車的安全性，常會采用多軸沖擊對由高分子材料制成的塑料件進行測試，通過模擬汽車的碰撞情況，檢驗內外飾材料在受到強大沖擊力或破壞力時的表現，從而避免零件在實際碰撞過程中產生尖銳的碎片或斷裂，進而危及駕乘人員的安全。
出于對我們自身安全性的考慮，更多關于多軸沖擊的內容，本周四，我們特別邀請國高材分析測試中心資深工程師——陳濤，為我們分享《高端力學性能測試系列之—多軸沖擊》》
同時，我們為參與直播的朋友，在直播間準備更多驚喜好禮，等你來揭曉！~
講師介紹：陳濤
負責高分子材料分析測試研究工作，在高分子材料力學、熱學、阻燃性能等方面經驗豐富，致力于機械可靠性（疲勞、蠕變等）和力學仿真數據方面的研究。
自2016年加入國高材，共申請3篇發明專利，2篇實用新型專利，發表外部論文3篇，有豐富的材料測試、數據處理和仿真對標經驗，為客戶提供專業技術培訓百余次，輸送內部技術文章近30余篇。
展開 復合材料扭力測試力學性能研究
慧通測控扭力測試設備
產品型號：全自動扭力試驗機WH-1301-T-北京沃華慧通測控技術有限公司
產品應用：用于NB轉軸、旋轉開關、手機、Pad、筆記本等各種產品之相關扭力分析及扭力壽命測試。
該設備能夠精準測量扭矩數據，測量精度極高，可有效滿足對復合材料剪切強度、扭轉屈服強度等關鍵力學參數測試的高精度要求。在測試過程中，其扭矩測量相對誤差可控制在極小范圍內，確保測試數據的可靠性。并且，設備能靈活設置不同的加載速率，模擬復合材料在實際工況中可能承受的不同扭矩加載情況，真實反映材料在各種工作狀態下的抗扭性能。通過精確測量扭矩與扭轉角之間的關系，繪制出精準的扭矩 - 扭轉角曲線，為研究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提供堅實的數據基礎。
綜上所述，復合材料扭力測試力學性能研究是一項系統性的工作，它不僅為復合材料的合理應用提供了堅實的理論依據和數據支持，也為新型復合材料的研發和性能優化指明了方向，推動著復合材料在更廣泛領域的安全應用與發展。
不同客戶對于復合材料扭力測試有著獨特的需求，北京沃華慧通測控技術有限公司可為客戶量身定制扭力測試解決方案。無論是試樣形狀與尺寸的特殊設計，還是針對特定復合材料的測試流程優化，亦或是與客戶現有生產或研發體系的無縫對接，慧通測控都能提供專業的支持。例如，對于具有特殊纖維取向或復雜鋪層結構的復合材料，公司技術人員可根據材料特性和測試目的，設計專門的夾具和測試方法，確保測試過程中應力分布均勻，測試結果準確反映材料的真實抗扭性能。這種定制化服務能夠最大程度滿足客戶的個性化需求，助力客戶在復合材料研究和應用方面取得更優成果。
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。
無人機力學可靠性試驗的核心價值與測試維度
無人機在飛行過程中需持續承受多種力學作用，起降時的沖擊、氣流中的振動、極端風況下的載荷壓力，都可能導致部件疲勞、結構破損甚至整機失控。力學可靠性試驗的核心價值，在于通過標準化、可復現的測試流程，提前暴露潛在隱患，為產品優化提供數據支撐。
其測試體系主要涵蓋三大核心維度：
結構強度測試：通過振動測試、沖擊測試等方式，驗證機身、螺旋槳、云臺等部件在頻繁起降、氣流顛簸中的抗破損能力，確保關鍵結構在極限工況下不失效。
動力系統耐久性測試：通過啟停循環、長時間負載運行等測試，核驗電機、電池、電調等核心部件的力學耐受度與持續工作能力，避免飛行中動力中斷。
動態適應性測試：模擬陣風、亂流等復雜風場下的力學載荷，測試無人機姿態調整的穩定性與操控響應的精準性，保障不同場景下的飛行安全。
這些測試環節環環相扣，既需模擬常規使用場景的力學環境，也需復刻極端工況的極限載荷，才能全面筑牢無人機的力學可靠性防線。
技術升級驅動試驗體系迭代
傳統無人機力學可靠性試驗多依賴單一設備與自然環境，存在測試精度低、重復性差、場景覆蓋不全面等問題。隨著無人機應用場景的多元化，試驗技術正朝著精準化、智能化、定制化方向升級。
現代試驗體系融合了高精度傳感器、高速數據采集、智能控制系統等技術，實現了測試參數的精準調控與數據的實時分析。例如在振動測試中，可通過編程設定不同頻率、振幅的振動波形，模擬從低空氣流到高空強紊流的全場景力學環境；在沖擊測試中，借助精準控制的沖擊載荷，復刻起降時的瞬時壓力，確保測試結果與實際工況高度契合。這種技術升級讓試驗從 “被動檢測” 轉向 “主動預判”，大幅提升了測試的科學性與參考價值。
力學可靠性試驗的主要試驗內容
振動試驗
無人機在飛行過程中會受到發動機、螺旋槳以及氣流等因素引起的振動。
展開 巖土力學仿真計算的高速圖形工作站硬件配置推薦
巖土力學中常用的軟件：
§ Plaxis：用于地下工程和邊坡穩定性分析的有限元軟件。
§ Geostudio：包括Slope/W、Seep/W、Plaxis 2D等模塊，用于巖土和地下水數值建模。
§ Phase2：用于地下結構的有限元軟件，特別適用于巖石力學問題。
§ FLAC：離散元法軟件，用于分析巖石和土壤的變形和斷裂。
§ ANSYS：通用有限元分析軟件，可用于巖土力學和地質工程問題的建模和模擬。
§ UDEC：離散元軟件，用于模擬巖土的破碎、變形等行為。
§ PFC：粒子法軟件，用于模擬巖土的流動、滑動等行為。
以下是一些巖土力學計算中常用的優化方法：
§ 網格劃分優化：通過優化網格劃分，可以減少計算量和提高計算精度。
§ 算法優化：通過改進算法，可以提高計算效率。
§ 并行計算：通過采用并行計算，可以充分利用多核處理器的優勢，提高計算效率。
巖土力學最大計算瓶頸：
§ 巖土體具有復雜的幾何形狀和力學性質：巖土體通常具有復雜的幾何形狀，如不規則的巖層、斷層、裂隙等。此外，巖土體的力學性質也非常復雜，包括強度、剛度、塑性、粘性等。這些因素都給巖土力學計算帶來了挑戰。
§ 巖土體之間的相互作用復雜：巖土體之間存在著復雜的相互作用，如摩擦、粘結、接觸等。這些相互作用通常難以準確描述，給巖土力學計算帶來了困難。
§ 巖土力學計算量大：巖土力學計算通常涉及大量的計算量，這對計算機硬件和軟件提出了較高的要求。
最大計算瓶頸通常取決于問題的規模和復雜性，但巖土工程中常見的挑戰之一是模擬非線性和動態行為，這可能需要大量的計算資源和時間。大型地下工程和巖石動力學問題可能需要大規模的并行計算，這可能會對計算資源、內存和存儲容量提出高要求。
展開 汽車物理按鍵按壓力測試：力學性能與操作便捷性的權衡
隨著汽車技術的不斷發展，北京沃華慧通測控技術有限公司還需持續優化測試方法和標準，以適應新型按鍵技術的發展需求，進一步提升汽車人機交互系統的整體品質。
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.
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