试验机技术

笔者根据材料力学实验室管理需求与行业实践，试验机生产企业基于何种源代码选型开发给出建议。开发环境主要基于版权费、开发费用、开发周期、社区文献丰富度等多维度考虑，我还是强烈推荐python+mysql或php+mysql。

非常适合试验机行业的应用，由于从事商务工作后精力有限浅尝辄止，多年后，简单梳理一下相关内容，作为一名行业老兵，希望我的经验可以帮助到行业内的年青一代开发人员。‌：基于Python开发的二维数字图像相关（DIC）软件，采用模板匹配方法计算材料变形过程中的位移和应变。‌：基于MATLAB的开源2D-DIC工具，提供图形化界面（GUI），支持高效算法优化（C++/MEX）。‌：由美国桑迪亚国家实验室开发的C++开源工具，支持2D/3D变形分析，测量精度与商业软件相当。‌：若需快速部署，可尝试。

提起江湖恩怨情仇，其实行业内有三家公司是有点关系的，他们是上海华龙、深圳新三思、珠海三思，他们的联系点就是天水三思。天水三思开始涉足试验机是在1992年，之前她是一家经营电脑的民营企业，后来涉足试验机得归功于赵玉田（曾经是现在新三思营销总监赵和平的岳父）。他是天水红山试验机厂的员工。天水三思发展至1996年出现了大的动荡，第一批离开的一线设计人员去了上海华龙，是在1996年2月。到了1996年6月离开了第二批人员，有雷庆安、张郁沫等，前往深圳与现在的新三思董事长黄志芳合作成立了深圳新三思

什么是洁净室？洁净室是指空气中颗粒物浓度非常低的房间。空气中的颗粒物是指漂浮在空气中的所有颗粒和物质，通常肉眼看不到。在标准EN ISO 14644中描述了针对洁净室和相关受控环境的要求。

在医疗工程和制药行业一个很重要的验证过程是对特定工厂和设备的技术审查。用于医疗工程和制药行业的ZwickRoell试验系统也要求做这种鉴定，因为这些系统是受各种法规要求限制的（例如，根据药品和活性药物成分生产法令(AMWHV)、欧盟GMP指南或FDA 21 CFR第11部分的法规）。

包装对产品的质量影响很大，同时也对消费者的购买决定有一定影响。这两个因素代表着对产品设计尤其是食品包装的主要挑战。用于其他物品的包装也必须符合许多基于类型和功能的额外条件，如：化妆品、药品、化学品的包装，运输包装（托盘和板条箱），工业包装（散装袋、容器、桶），电子电器包装和消费品包装。

在食品行业中，酸奶、酱料、芥末、番茄酱和油是最常测试的产品。医用凝胶、颜料、乳剂、乳霜和油类是其他行业的例子。

这种质构分析在多个方面具有可持续性：通过可持续质构分析仪对可持续产品（本文中为品质优良健康的肉类替代品）进行测试，确保消费者品尝到的口感始终保持稳定。

这就需要一个独特的试验工具或工装，ZwickRoell能够根据您的产品和您的试验方法研发和生产最适合的试验工装。选择一个比平均结构尺寸大5到10倍的试样，例如：一个有大的宏观组分（孔）的奶酪块，应至少比最大的孔大5倍（最好10倍）。Kramer剪切试验装置模拟单齿咀嚼，提供相关咀嚼、脆性和紧实度等信息，通常应用于肉类和鱼制品等食品、型体较小的水果和蔬菜，及谷物和类似薯片的小吃等。测试由规定的试样数量来完成。由钝的切割工具切出的粗糙边缘会增加试样的不均匀性，从而影响测试过程，如：面条或千层面的破裂。

为了测定电子开关和元件的开关特性，测试装配的电信号会整合进testControl电子测量控制系统中，根据各自的试验力和变形数据，testXpert测试软件可同时按下电子开关。曲线可体现电磁作动缸的功能测试，通常用于最终测试的一部分。力-行程特性可提供信息，诸如作动缸是否在固定的电流水平的操作范围内施加要求的力。测定刀片形压头与电缆线股间的电接触并整合在testXpert测试软件生成的力-位移曲线中。力-电流特性曲线主要用于比例电磁铁的测试，并提供关于作动缸是否在规定电枢位置的现有范围内施加了规定力的信息。

但是，在以50或100 mm/min的速度进行测试时，为了获得最佳结果，需要具有采样速率更高的试验机。对于大多数薄膜穿刺测试EN14477。因为按照EN 14477进行的穿刺测试可以在100毫米/分钟的速度下进行，所以建议使用高数据速率来捕捉负载的真正峰值，因为它在高速下发生得非常快。夹具包括一个基本的橡胶圈，在试样和固定体之间，这是必要的，以防止试样移动或滑动在测试过程中。EN 14477也被用于确定锂离子电池中使用的薄膜的抗穿刺性，尽管在标准中没有直接提及，因为标准范围集中在多层软包装上。

需要高的产品质量，期望长的使用寿命，测试章程缺少 - 这是光伏产业的现状。对那些希望能在这个激烈竞争的市场中立足的公司以及希望用最低的价格获得理想的性能数据和预期使用寿命的公司来说，测试是十分必要的。只有通过改进质量、节约成本的生产和更好的安全性才能使太阳能电池企业在近几年价格急剧下滑的背景下得以生存。

锂离子电池由多种部件和材料组成，根据其不同的功能，会对这些部件和材料施加大量载荷。电极膜使用拉伸试验或穿刺试验执行锂离子电池的电极膜试验。电极涂层测定活性材料涂层与电极（铝膜或铜膜）之间的粘合强度、活性材料涂层的硬度/刚度/压缩性、活性材料涂层的弯曲强度，以及电池层之间的摩擦系数。隔膜使用拉伸试验或穿刺试验执行锂离子电池的聚合物隔膜试验。固态电池固态电池的机械性能，如锂金属阳极。

相关元件因位置关系将会承受振动以及热载荷，如未经合理设计将会提前失效。为了对部件进行充分的保护，必须在实际工况下进行疲劳强度试验。

传动系统负责转换并传递发动机的动力，而试验就是为了确保系统所有部件的可靠性。在测试发动机及传动系统方面具有超过50年的经验。早期试验中，试验方法都非常简单；如今，需要测量记录的参数越来越多，也非常深入具体，试验也要求在高速、扭转以及高温的条件下进行。

连杆疲劳试验：对于连杆的设计，包括材料的选择，必须使连杆能够承受应用中的载荷集合。凸轮轴的应用要求其必须能够承受持续的高扭转载荷，扭转试验机可以用于生产相关的质量控制，试验需要确定作用在部件连接开始松动时凸轮轴上的扭矩。试验中，凸轮轴部件被水平夹持在试验机中，并被持续施加递增的扭转载荷，最大达1000 Nm。发动机缸体可以是一整个部件或者是多个单独的缸体，缸体主要由一个或多个铸件组成，主要材料为铸铁，或者越来越多采用轻型金属材料，如：铝或铝镁合金。在上述应用中，拉伸试验是在高温下进行的，弯曲试验也是如此。

非破坏性的材料测试可以得到与相关性质及功能紧密相关的测试数据，例如电动作动缸的力-行程特性曲线。下图展示了现代材料试验机的灵活性，功能不仅仅局限于进行材料测试，覆盖了更广的范围。对于弯曲试验，在试验机的上测试空间对高度柔性的短薄膜试样进行2点弯曲试验，来测定其弯曲强度。采用氢气储存能量是向零排放车辆发展的重要组成部分， 设计用于储存压力高达800 bar高压氢气的容器具有重要的作用。为了让电动机达到更高的效率，新能源汽车厂商采用了各种非传统方法：复杂的金属薄板冲压件、更薄的金属薄板以及高性能永磁体。

燃料电池可将化学能从气态氢转换为电、水和热。因此，它们可为汽车等电子产品中的系统甚至固定式发电厂提供能量。与能源或汽车行业中所使用的传统技术相比，燃料电池的效率明显更高，无排放且非常安静。根据使用的电解质和电极将燃料电池分为不同的类别。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)尤其适用于汽车行业（中型和重型车辆），最具发展潜力。另一方面，固体氧化物燃料电池(SOFC)主要用于固定式储能。燃料电池的主要研发目标包括提高成本效益、提高性能和延长使用寿命。

ROSEN集团专门从事管道检测工具和其他复杂技术设备的研究、开发、制造及使用。在他们位于德国林根(Ems)的场地，该公司正在建立其第一个专用氢气测试实验室。它是该公司试验基地上约4000 m²的新试验中心大楼的一部分。

氢气技术在全球能源行业正变得越来越重要，该技术在努力实现碳中和，最终为气候保护做出贡献。在整个氢气产业价值链中，材料以及基础设施都带来了新的、多样化的材料测试挑战。

这个东西就像动作逻辑控制器，整合试验机启动、停止、监测急停、限位、外围传感器、安全屏蔽门等动作，安装在试验机里，各个制造商可以非常简单的，用自己的控制器驱动这个试验机动起来。比如，像之前提到的这些工厂和软件公司，在建立初期，很多人不看好，觉得试验机这么短的产业链，大家都是各做各的，没必要单独做一个代工厂。其实，现在中国的试验机发源地，吉林省的长春市，已经能够制造出精度媲美英斯特朗的产品，而且价格能压到英斯特朗的三分之一到五分之一。你看，想提高精度，生产线得升级，成本上去了，售价也得上去。

试验机附件是试验机上的一些附属器件，起到连接、配套、辅助或者补充作用，但不是进一步扩展或调整其性能参数，而是完善使用效果。附件需要在试验机上才能使用，通常和试验机一起包装销售。所有材料试验机都可以轻松、灵活地安装、更换试验附件，为了实现客户的质量和可靠性需求，所以厂商会对试验机和各种附件提出最高的质量要求，为客户提供灵活且设计完善的试验机以及可靠的测试结果，来满足客户的需求。

通过非破坏性和破坏性材料测试对材料的机械载荷是否达到断裂或特定变形进行检查。测试可以在不同的环境条件下进行。材料测试通过材料特性值提供材料性能的明确定义，继而可以比较不同的材料。材料测试不仅在研究机构进行，它还有助于公司获得开发新产品和改进现有产品的宝贵知识。拉伸试验拉伸试验用于表征材料在拉伸载荷下的强度和变形行为。压缩试验与压缩试验机弯曲试验与拉伸试验和压缩试验一样，弯曲试验也是实际工况中最常发生的载荷类型之一。弯曲试验用于测定钢、塑料、木材、纸张、陶瓷和其他材料的材料力学特性。疲劳试验。

2D数字图像相关性可显示整个可见试样表面的变形和应变。非接触式videoXtens引伸计记录试验期间的图像序列，逐个图像进行比较，并计算预定义平面视场中的位移，其中每个平面都包括指定数量的摄像机像素。该数据用于创建二维彩色应变图，使您能够一目了然地分析试样行为。DIC - 数字图像相关性通过掩膜轻松定义要分析的图像区域。使用掩膜几何体工具箱（如圆形或多边形），还可以创建不规则掩膜或定义凹槽。您还可以选择使用可以指定不同分辨率的多个掩膜。

是ZwickRoell的核心竞争力之一。在此材料测试中，我们测试的是成品件或部件的材料特性。试验主要集中在准静态试验、循环试验和动态冲击试验等广泛领域。我们还可以在我们自己的ZwickRoell测试实验室中对您的部件进行全面试验。

金属薄板成型的试验方法提供了金属制造和金属加工的特性值，包括诸如杯突试验、凸耳试验和扩孔试验等试验。在成型技术中，薄板采用各种制造工艺进行处理，如轧制、开模锻造、冲击挤压、挤压成型、深拉或弯曲。尤其是金属薄板成型，它是最古老的生产技术之一。它用于将平板金属薄板坯料变为其最终形状。该领域的创新主要由运输技术驱动，尤其是汽车工业。

SEP 1230、DIN EN ISO 26203-2、ISO 18872、SAE J2749、ISO 82568、ASTM D1822、ISO/CD 22183项目材料的断裂行为与材料内在因素相关，特别是加载速率。高速拉伸试验可以提供金属或塑料在高应变速率下的拉伸特性值。这些参数对于碰撞模拟特别有价值。在高速拉伸试验中，试验是在哑铃状平面试样上进行的，其载荷施加速度高达20 m/s。可以直接在试样上进行伸长量测量，生成直观的应力-应变图。使用执行高速拉伸试验。这些。

与单轴拉伸试验相比，在双轴试验中，试样通过两个载荷轴加载。除了拉伸或压缩试验（拉伸-压缩-扭转试验）外，还可以通过施加载荷。为此，材料试验机需要一个额外的扭转驱动以及通过横梁的驱动。为了进一步研究双轴拉伸应力场下的材料，也可以在上进行试验。对于该试样形状的试验，需要四个试验轴。附加试验轴可用于再现恒定应力比（线性应力路径）和任意组合应力路径（阶梯法）。

落锤冲击试验是一个力学试验，其中规定的落锤从指定高度落在试样上。落锤冲击试验后，对断裂表面的外观进行评估。这里，变形断裂表面和脆性断裂表面的比例是直观测定的。评估也可以基于试样的有效能量吸收。

冲击试验为短时测试，可实现材料或构件在不同温度环境，高速受载状态下的失效行为分析。冲击试验使用的试验系统是摆锤冲击试验机或落锤冲击试验机。这些材料每天的使用环境温度是波动的。由于材料的断裂行为与环境温度相关，因此在不同温度下对材料进行冲击测试，可得到材料的韧脆转变温度。示例图显示，低碳钢在-40°C时的强度相对于0°C时的强度降低了25 %。塑料表现出类似的行为，通常要明显得多。还经常在不同温度下对塑料进行冲击试验。

裂纹扩展曲线的中心区域（区域II）被指定为Paris曲线。与循环应力强度因子dK相关的每次载荷变化的裂纹长度恒定增加(da/dN)被指定为裂纹扩展曲线。在中心区域（区域II），裂纹扩展曲线可以用简单的Paris定律方程进行数学描述：该区域也称为Paris曲线，因为此处稳定的裂纹扩展意味着当用对数作图时，曲线的斜率恒定。

与拉伸试验和压缩试验一样，也是实际工况中最常发生的载荷类型之一。因此，当对各种各样的材料进行测试时，弯曲载荷尤为重要。弯曲试验也因而用于测定钢、塑料、木材、纸张、陶瓷和其他材料的机械性能。​。

执行压缩试验的目的是表征材料在压缩载荷下的行为。在试验过程中，使用安装在万能试验机上的压板或专用工具对试样施加压力，以测定被测材料的各种特性。测试数据以应力-应变图的形式提供结果，其中显示弹性极限、比例极限、屈服点，有时还会显示抗压强度。压缩试验（将试样压在一起）基本上与拉伸试验（将试样拉开）相反。试验可在经过机械加工的材料试样上进行，也可以在实际部件的全尺寸或比例模型上进行。常见的压缩试验类型包括顶部载荷（压碎）试验、弯曲（折弯）试验和弹簧试验。。

的执行在期间，测定通过测定的。

ASTM D4018是一种测试方法，涵盖了由连续长丝碳和石墨纱、粗纱和拖曳制成的树脂浸渍和固结试样的制备和拉伸测试，以确定其拉伸性能。试样保护功能可以帮助保护这些脆弱的试样免受测试开始前施加的过度力的影响。如果力超过这个值，试样保护启动十字头的运动，以减轻对试样的力。对于ASTM D4018的测试，我们建议使用低力表模型系统，气动侧面动作夹具允许重复夹持压力和容易标本插入。ASTM D4018确定的测试方法用于测试专门开发用于高级复合材料结构中的增强剂的纤维。ASTM D4018标准。

试验方法类似于ASTMD695中描述的硬质塑料压缩性能测试方法，不同之处是在ASTM D3846中，样品在两个位于中心的凹槽中发生剪切断裂，这两个凹槽穿过样品厚度的一半距离并与两相对表面皆有一段固定距离。同样的压缩夹具在两种方法皆可使用，且放置于两淬火钢压缩平板之间，由于预期压缩力很高，通常我们建议使用双立柱电子万能测试框架配备软件。ASTM D3846介绍了增强塑料复合材料平面剪切强度的测定方法。这些材料都是典型的热固型塑料，含有不同类型及厚度范围从2.54mm至6.6mm的增强体。

所得到的数据不适合用来测定设计参数，但可用来筛选材料或进行质量控制。因此测试样品不同，断裂的模式也可能不同，这取决于制造过程中纤维铺叠的过程。我们的CP110860剪切夹具为一个矩形截面的杆子，上面有2个支柱，样品置放其上，加载压头位于2个支柱的中点。该试验过程中的测试跨距较小，采用的样品厚度比是为了增加样品中剪切应力的相对比重，减小弯曲应力的相对比重， 以促进样品以层间剪切断裂方式断裂。我们建议采用万能材料试验机以及软件模块，因为该软件同样很容易应用于其他复合材料常规测试，如拉伸、弯曲和压缩。

ISO 14129试验方法规定了采用+/- 45°拉伸法测定纤维增强塑料复合材料的平面剪切应力/应变反应，包括平面剪切模量和强度。该方法适用于用单向层和/或单向纤维织物制成的热固型和热塑型基体的层合板，这些纤维的方向与样品主轴的夹角为± 45°，铺层以样品中层为中心呈对称和平衡分布。通常要求使用应变规测量平行与垂直于样品轴的应变，可采用我们的扩展通道模块来调节和输出应变。我们提供了种类繁多的夹具解决方案，如楔型、气动或液压夹具，使用范围由所要测试材料类型决定。

在方法1的试验中，试样固定在夹具中并压缩，采用淬火钢砧子，沿着长轴以固定的位移速率变形直至断裂。由于通常这类试验中载荷力较高，因此我们建议使用双立柱试验系统。归根结底，这两种方法需要两种不同的测试夹具，比较常用的是方法1，使用人造丝夹具(如右图所示)，另外，在两种方法中，都没有限定试样的标距长度。最后，在测量诸如压缩模量或压缩断裂应变量时需要精确测量应变，因此，需要一个合适的引伸计或贴片式电阻应变规用于测量整个测试过程中的轴向应变。

ISO 14125 描述了采用三点或四点弯曲试验来确定纤维增强复合材料弯曲性能的过程。三点弯曲试验装置可选配四点加载头，使其便于在两种不同测试模式下切换。在此应用中，推荐使用电子万能试验机，因为其能够配备其它常用复合材料测试应用装置，例如拉伸、剪切和压缩。对任何材料而言，弯曲测试都是其鉴定工艺的重要组成部分，因为试验结果能提供现实世界条件下材料行为的相关信息。特别对于经常用于航空、汽车以及能源领域的复合材料而言，了解材料弯曲特性及其强度是至关重要的。