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材料疲劳表征

提高性能、减轻重量或优化生产--要提高产品效率或耐用性，首先要选择正确的材料。了解关键材料参数后，您就可以为仿真或制作原型提供信息。
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FEA fatigue analysis in the HBK Advanced Materials Characterization & Test facility (AMCT)

SN 和 EN 疲劳

从应变控制/负载控制疲劳测试到计算疲劳参数所需的数据分析，HBK 都能进行必要的测试和表征，以便从有限元分析和疲劳分析中获得准确的疲劳寿命估计值。 

高温下的疲劳测试

疲劳寿命随温度升高而发生明显变化。HBK 有一系列设备可测试 -50°C 至 +1000°C 的温度。我们还为等温分析和 Chaboche 分析提供所有属性，以提供准确的疲劳寿命估算。  

接头和夹具的疲劳

无论您是将材料焊接在一起还是紧固在一起，HBK 都能提供一系列模型来估算复杂接头的疲劳寿命。我们测试、测量并得出您所需的所有参数，以获得准确的疲劳寿命估计值。

新型和先进材料

HBK 与学术机构和商业企业合作，帮助提供疲劳数学模型、实验设计和特性分析。我们的经验包括不同形式的先进工程复合材料。 

定制测试

并非所有测试都有标准。HBK 在为各种应用开发定制测试方面享有盛誉，例如，从铸造部件中提取微小试样或在高温下对轴进行扭转疲劳测试。 

断裂力学

疲劳破坏是一个两阶段的过程，包括裂纹的产生和发展到破坏。HBK 提供一系列裂纹增长模型以及交钥匙测试和表征服务，使您能够准确估计裂纹增长。

什么是材料疲劳？

材料疲劳是指材料在反复循环加载的情况下，即使应力水平低于其静态强度，也会出现逐渐损坏的过程。以下是简要概述：

 

  • 启动：微观裂纹形成于应力集中处，如表面缺陷或晶粒边界。
  • 裂缝扩展：这些裂缝在每个加载周期中逐渐增大。
  • 临界裂缝尺寸：裂缝达到一定尺寸后，材料将无法再承受载荷，从而导致突然失效。
  • 影响因素：材料的微观结构、表面光洁度、环境条件和负载性质等因素都会影响疲劳寿命。
  • 疲劳测试：通过对试样进行受控循环加载来预测疲劳寿命。

材料疲劳的原因是什么？

材料疲劳由多种因素造成，主要与循环加载有关。以下是造成材料疲劳失效的主要原因：
 

  • 循环应力：反复的加载和卸载循环，即使应力水平低于材料的静态强度，也会随着时间的推移产生和扩展裂纹。
  • 压力浓度：应力集中的几何不连续性区域，如孔、凹槽或尖角。
  • 表面质量：粗糙表面或表面缺陷可成为裂缝的起始点。
  • 环境条件温度变化、腐蚀和氧化等因素会加速疲劳损坏。
  • 材料特性材料的微观结构、晶粒大小和内部缺陷的存在都会影响其抗疲劳性。
  • 残余应力：焊接或机加工等制造过程后残留在材料中的应力会导致疲劳。

HBK 先进材料表征与测试设施 (AMCT)

无论是更高的性能、更轻的重量，还是优化的制造工艺，提高产品效率或耐用性都要从选择合适的材料开始。

从有限元分析疲劳分析的设计数据到一致的材料质量保证，HBK 先进材料表征与测试设备 (AMCT) 可提供各种服务，以评估这些参数并增强您对设计的信心。

在许多行业中，材料的选择都起着至关重要的作用，因为制造商都在努力减轻车辆、机器、建筑和设备或一般消费品的重量并降低其成本。

作为结构完整性领域的一部分，金属、合金、混凝土、聚合物、陶瓷、模塑结构塑料或先进复合材料等新材料组件的机械特性对于实现最佳安全性、耐用性、灵活性、强度重量比、性能、可靠性和成本效益至关重要。

从事产品设计、模拟和测试的科学家和工程师依赖于材料特性，如应力、应变、拉伸模量和泊松比。准确的材料属性数据可防止现场故障的发生，并在问题出现之前进行预测。

因此，材料性能测试是了解材料在各种应力下性能的关键步骤。它通常由符合 ISO 和 ASTM标准的试验机来完成。 不过，我们强烈建议增加额外的传感器，因为这有助于更好、更精确地了解结构特性。

什么是材料性能测试？

材料测试的任务可细分为寻找机械、热、电、腐蚀、辐射和生物劣化领域的属性或特征。

机械测试方法可分为破坏性材料测试和非破坏性材料测试：

  • 破坏性测试：随机样本被大量加载，以至于被破坏。这有助于确定最大载荷以及在此载荷影响下的行为。
  • 无损检测：在不破坏材料的情况下对工件进行测试。

根据负载类型对测试程序进行进一步分类：

  • 静态测试：载荷（拉伸、压缩或弯曲载荷）非常缓慢或持续地作用在材料样本上。
  • 动态测试：样品承受突然的载荷或在较长时间内周期性作用的载荷。
  • 循环测试：样品会受到例如正弦波形式的重复、膨胀或交替载荷循环。
  • 冲击测试：样品会受到类似夏比试验的冲击。

在拉伸试验中，试样会被拉至断裂点。根据材料的特性，您可以真正了解材料的性能，它可以吸收多少能量，从而预测产品在实际应用中的性能。有些测试可能还需要在环境室中进行。

solutions, applications, durability fatigue, material fatigue characterisation

将 HBK 测量链集成到材料测试系统中 

在材料测试中，高精度传感器数据有助于更好、更精确地了解材料特性，并为您提供更深入的测试数据。集成 QuantumX 可以叠加其他传感器数据源，并提供精确可靠的结果。

将 HBK 测量链集成到材料测试系统（如 MTS、Instron 或 ZwickRoell）中非常简单。您可以直接集成该装置：

  • 通过 EtherCAT、PROFINET 或电压输入进行实时监控
  • 通过 PC 软件集成，与 catman Easy 并行测量，融合数据文件
  • 通过简单的 API 命令直接进入测试机软件

通过并行安装，您还可以在材料试验机运行时获取传感器数据。可以在不同位置和任何材料上进行测量。您将收到有关材料在载荷、应变、温度和任何您想要测量的情况下的精确数据。

想看看例子吗？Zwick Roell 将 QuantumX 和 catman 集成到其测试系统中。阅读更多

 

HBK 还将材料测试作为一项服务提供，利用nCodeDesignLife提供完全表征和解释的材料参数，以便用于机械有限元分析或基于 CAE 的疲劳分析。

疲劳测试和表征服务

材料试验机校准

在校准材料试验机时，测量设备的参考点要与根据已知可追溯标准实验室校准的参考传感器进行比较。全球许多材料测试设备制造商都使用 HBK 基准测量链校准其生产和服务中的传感器和设备。

 

DMP41 和 MGCplus 在包括 PTB、NIST 和其他计量机构在内的全球实验室中占有重要地位。QuantumX MX238B 是在客户现场提供校准服务的完美便携式工具。所有 HBK 设备都可以通过我们位于德国达姆施塔特的认证实验室追溯到 DAkkS，从而确保您的校准服务精确高效，结果可追溯。无论是静态还是动态材料试验机，HBK 都能提供完美的测量解决方案。

 

通过国家认证机构的相互承认，我们确保您的校准证书和测量结果在全球范围内的有效性。校准程序由国际公认的标准确定。

 

还可以对仪器本身进行校准。这最终证明了测量的整体准确性并确定了测量的可追溯性。针对十字头速度和位移（ASTM E2658 和 E2309）、应变和负载率（ASTM E2309）的校准，以及拉伸、压缩（ASTM E4）、扭矩（ASTM E2624）和动力（ASTM E467）的测量，已制定了国际公认的标准。

 

总之，HBK 提供了一套合适的工具，能够以高效和可追溯的方式提供各种校准和维护服务。

按应用领域探索材料疲劳表征

无论是更高的性能、更轻的重量，还是优化的制造工艺，提高产品效率或耐用性都要从选择合适的材料开始。无论是新开发的合金还是复合材料，只有深入了解其关键材料参数，才能为模拟或原型制造提供依据。从有限元分析疲劳分析的设计数据到一致的材料质量保证，HBK 先进材料表征与测试设备 (AMCT) 可提供各种服务，以评估这些参数并增强您对设计的信心。 

将 HBK 测量设备集成到Zwick Roell 测试系统中

在材料测试中，准确的传感器数据可增强对材料特性的了解。集成 QuantumX 后，您可以叠加其他传感器数据源，从而获得精确、可靠的结果。

HBK 测量链可集成到 MTS、Instron 或 ZwickRoell 等系统中：

  • 通过 EtherCAT、PROFINET 或电压输入进行实时监控
  • 通过 PC 软件集成，例如 catman Easy
  • 通过简单的 API 命令直接进入测试机软件

并行安装可在测试过程中提供传感器数据，从而深入了解材料在各种条件下的性能。

了解更多关于Zwick Roell的信息 navigate_next

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