Language
Country/Area
No result found
双轴拉伸测试的魔法：如何揭示材料的隐藏特性？
在材料科学和固体力学领域中，双轴拉伸测试是一种多功能的技术，旨在针对平面材料进行力学特性测试。与单轴拉伸测试不同，双轴测试使材料样本能够同时沿着两个垂直方向受到应力。这种测试主要针对金属薄板、矽橡胶，复合材料、薄膜、纺织品及生物软组织等材料。
双轴拉伸测试不仅能有效评估无压缩各向同性材料的力学性能，还能透过较少的样本数量达到全面的材料特性描述。
双轴拉伸测试的目的
双轴拉伸测试的主要用途在于评估无压缩和各向同性材料的力学特性。这种测试特别有助于了解生物材料的机械性能，因为其微观结构往往具有方向性。当需要对材料的弹性行为进行分析时，单轴测试往往不足，因此必须进行双轴测试来检验塑性行为。即使双轴拉伸测试是以平面配置进行，它仍然可以相当于施加在三维几何形状上（例如内压和轴向拉伸的圆柱体）的应力状态。
设备介绍
通常，双轴拉伸测试机配备有马达、两个负载传感器和一个夹紧系统。马达系统通过相应运动来对材料样品施加位移，相较于传统单轴测试，双轴测试的变化则要灵活很多。
马达系统
马达系统的运动使得样品能够同时在两个方向上受到应力，但如果只有一个马达，那么两个方向的位移将相同，仅能实现等位移状态。使用四个独立的马达可使任何负载条件成为可能，这也是双轴拉伸测试优于液压膨胀、半球形膨胀、堆压或平面打击等的原因之一。
负载传感器
负载传感器置于两个垂直加载方向上，能够精确测量样品所承受的法向反应力。测试可以在加载控制或位移控制下进行，根据其设置进行相应的力及位移测量。
夹紧系统
夹紧系统将负载从马达转移到样品上，虽然双轴拉伸测试的使用日益增长，但目前仍缺乏稳健的标准化协议以确保夹紧系统的有效性。夹具的设计必须考虑应力的均匀分布问题。
样品形状的影响
双轴拉伸测试的成功与样品的形状有密切关系。最常用的几何形状为平方和十字形样本。对于纤维材料或复合材料，必须确保纤维与应载方向一致，以最小化剪切应力并避免样品旋转。
方形样品
方形或矩形样品易于制作，但由于夹紧系统与样品核心的距离近，因此应变分布可能不均匀。
十字形样品
适当的十字形样品需满足最大化受双轴应力的面积，最小化剪切应变及应力集中区域，确保结果的重现性等要求。
测试方法
虽然单轴拉伸测试通常被用来测量材料的力学性能，但许多材料在不同的载荷下表现出不同的行为，这使得双轴拉伸测试成为了一种有前景的测量方法。小冲击试验(SPT)与液压膨胀测试(HBT)是应用双轴拉伸状态的两种方法。
小冲击试验（SPT）
小冲击试验(SPT)是一种微创的现场测试技术，最早在1980年代开发，旨在评估核材料的局部降解和脆化。这种测试通常在小体积样品上进行，负载被施加以推进位移率并检测应力。
液压膨胀测试（HBT）
液压膨胀测试（HBT）用于确定薄膜等材料的机械性质，如杨氏模量、屈服强度等。这种方法尤其适合于加大应变时的塑性特性描述，并且其测量结果通常高于传统的拉伸测试。
气体膨脱测试（GBT）
气体膨脱测试(Gas Bulge Test)与液压膨胀测试类似，使用高压气体代替液压油来施加应力。这种方法适合对比不同温度下的机械性能和疲劳行为进行深入研究。
双轴拉伸测试无疑是一种强大且多功能的材料测试方法，揭示了材料在不同载荷下的潜隐特性。究竟这种测试能如何改变目前的材料测试标准，为未来的应用开启更广阔的视野?
