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弹性材料的动态测试

现代弹性体的动态材料性能数据比以前任何时候更为重要。弹性组份在所有产品,从汽车、计算机到高尔夫球中都起着关键作用。预测产品有效期内的防震性和负荷性能非常重要。为了保证获得准确的模型,必须收集各种工作条件下的动态材料性能数据,包括动态负荷条件、温度史和疲劳史,尤其在投资是采用非线性有限单元分析工具进行新产品开发时更是这样,因为材料性质不准确会导致不准确的性能预测。

液压伺服测试系统一直被用于测试弹性组分,其高负载能力和较长的行程非常适用于测量各组分的行为,但这种技术用于表征基础材料时也有缺点。传统的DMA/DMTA测试系统是第二选择,但它们缺乏表征非线性弹性体,如充气轮胎用途和隔振设备所需的负荷和行程范围。

一种新型电磁技术对于许多弹性材料的动态表征看来都是很好的选择,它使用一个活动磁铁而不是活动线圈。不管需要完成的是动态机械分析、应力松驰、蠕变、超弹性、高周疲劳还是龟裂增长试验,此新技术的性能范围都可保证模型能预测真实世界的行为。

以往的观点

正如上面提到的那样,现有两种技术用于弹性材料的动态试验。每种技术都有其各自的优点和缺点,因此有着各自适合的细分市场领域。包括:

◆ 液压技术,其高压油(200-350bar)提供能量推动活塞;
◆ 电磁技术,通常称为语音线圈,它的固定磁铁和活动线圈(电磁)相互作用产生运动。

液压系统,类似MTS系统和Instron,可提供很宽的频率范围(静态到1000赫兹)和较高的负荷(10000牛顿或更高)。这些能力结合在一起使得这项技术成为动态测试的常规选择。

不过,液压系统非常昂贵,而且它有许多活动部件和密封件,维护费用高。另外,其能源成本也很高,因为泵必须连续运转,而且油被看作有害废料,一旦污染就必须更换。由于传动装置和/或伺服阀的密封件摩擦,分辨率和保真度可能受到限制,而且传动装置的活动质量非常高。在多轴应用时由于摩擦,传动装置的侧向负荷还会引起波形扭曲或密封件磨损。

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