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彈性材料的動(dòng)態(tài)測試
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時(shí)間：2013-09-13
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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把線(xiàn)性馬達并入測試儀器
EnduraTEC Systems公司和Bose公司組成了技術(shù)聯(lián)盟，將Bose公司的活動(dòng)電磁線(xiàn)性馬達技術(shù)與EnduraTEC的材料測試系統相結合，以充分利用線(xiàn)性馬達優(yōu)異的性能范圍。聯(lián)合的結果是ElectroForce（ELF）系列測試儀。測試儀包括臺式，負載能力最高可達4500牛頓（試驗臺，ELF3200和3300）和立式，（ELF3400）負載能力最高可達6000牛頓。他們全部由標準電源插座提供動(dòng)力，不需要其他額外的基礎設施。其結構緊湊，節約空間，空氣冷卻，符合無(wú)塵室的要求，運行時(shí)噪音低，多種線(xiàn)性和扭矩馬達可同時(shí)安裝在同一臺儀器上，用于多軸應用程序。
利用傳統的電磁技術(shù)，負荷和行程范圍作為頻率的函數也會(huì )受到限制。伺服液壓系統允許較高的負荷和行程，但運轉和維護成本高，而且密封件摩擦和活動(dòng)質(zhì)量還會(huì )限制了其較小的振幅激勵。而由活動(dòng)電磁線(xiàn)性馬達驅動(dòng)的測試系統提供了開(kāi)發(fā)者比其他測試系統更寬的正弦激勵，且范圍正好疊加了彈性材料動(dòng)態(tài)測試的需要。
ELF3230的正弦性能是行程和頻率的函數，這表明在遠遠超過(guò)50赫茲時(shí)，即使顯著(zhù)施加負載，仍可達到12.5毫米的全動(dòng)態(tài)行程。線(xiàn)性馬達的精確性允許測試在低至0.00001赫茲（約為一天一轉）的頻率下進(jìn)行。Bose線(xiàn)性馬達的性能已在實(shí)際情況下通過(guò)測試數據獲得證實(shí)，包括夾具質(zhì)量和樣品剛性。
動(dòng)態(tài)機械分析
動(dòng)態(tài)機械分析（DMA），有時(shí)也被稱(chēng)作動(dòng)態(tài)機械熱分析（DMTA），是用于分析和表征材料通常是聚合物性能的技術(shù)。將一個(gè)正弦激勵應用于材料樣品，可測量負荷的動(dòng)態(tài)振幅、相位和行程，然后將材料的動(dòng)態(tài)性能表示為頻率、溫度、應變振幅、平均含量和預處理的函數。
ELF測試系統可以測量動(dòng)態(tài)性能，如一種情況下以頻率對加速參數作圖。這個(gè)測試設計用于再造扭矩DMA系統的常規能力，一個(gè)例子就是在線(xiàn)性剪切、5%動(dòng)態(tài)應變下測試四種不同分支程度的未固化橡膠化合物，溫度控制在120℃。
非線(xiàn)性材料模擬數據
大多數有限元素材料模型要求在不同情況下測量材料的負荷和偏轉行為。傳統技術(shù)集中于線(xiàn)性（小應變）范圍的粘彈性測量，而新型馬達設計用于測量更真實(shí)（大應變）情況下彈性材料的周期和時(shí)間依賴(lài)性能。馬達可以測試的應變水平超過(guò)100%，頻率從每天一轉到每秒400轉，以模擬模型化特定組份的關(guān)鍵情況。其大范圍的動(dòng)態(tài)性能允許所有的所需測試可在同一系統中完成。 
一個(gè)常規的拉伸夾具構造可以最佳化來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。樣品可以測試簡(jiǎn)單的拉力、壓力、剪切力和純剪切（平面拉力），單軸或多軸負荷結構中三或四點(diǎn)彎曲構造，以測量彈性材料的所有關(guān)鍵反應。
應力松馳/蠕變
線(xiàn)性馬達測試技術(shù)的低活動(dòng)質(zhì)量和高加速能力提供了最好的條件去測量材料的蠕變和應力松馳性能。測試可以以毫秒計，并非常準確。例如，10微秒內樣品行程15毫米。相比而言，以前使用的伺服液壓系統獲得的最快時(shí)間是35微秒。
疲勞和斷裂力學(xué)分析
線(xiàn)性馬達提供了很寬的動(dòng)態(tài)性能范圍和耐用性，使其非常適合研究材料的疲勞和斷裂性能。Bose線(xiàn)性馬達較高的頻率使材料迅速龜裂增長(cháng)，或在短時(shí)間內進(jìn)行幾百萬(wàn)周期有疲勞運轉。線(xiàn)性馬達先進(jìn)的撓性設計意味著(zhù)損害是施加于樣品，而不是標準測試系統的密封件或軸承，降低了維護成本，提高了每個(gè)系統的產(chǎn)品測試時(shí)間。 
高保真度保證測試條件是準確而且可重復的，因此使測試中數據的散射最小化。測試可以覆蓋決定材料疲勞限制或斷裂韌性所需的所有情況。
結論
盡管表征彈性體動(dòng)態(tài)性能的測試可以結合傳統的伺服液壓系統和電磁技術(shù)完成，現代經(jīng)濟情況推動(dòng)各公司去找到新的方法以降低成本 — 包括操作成本和資金成本。由于活動(dòng)電磁線(xiàn)性馬達優(yōu)異的性能，研究者可以用一個(gè)測試系統完成所有的測試需要。建立一個(gè)新實(shí)驗室所需的資金也降低到一半或三分之一。如果再考慮到操作上的優(yōu)勢，如減少維護和能量成本，降低實(shí)驗室噪音，降低由于油和冷卻水處理帶來(lái)的環(huán)保費用，是非常值得以這種新型線(xiàn)性馬達技術(shù)來(lái)取代現有設備。
現在一個(gè)測試系統就可以提供所有的所需材料性能，增加了先進(jìn)非線(xiàn)性有限元素分析的材料模型。系統特別適用于完成動(dòng)態(tài)機械分析、應力松馳、蠕變、超彈性測試、高周疲勞和龜裂增長(cháng)測試。同樣的系統還能用于測量輪胎簾布、尼龍纖維、固化/未固化橡膠化合物的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。靜止線(xiàn)圈和活動(dòng)磁鐵的專(zhuān)利優(yōu)勢，加上無(wú)摩擦阻力撓性懸掛系統，實(shí)現了語(yǔ)音線(xiàn)圈和液壓測試系統所無(wú)可比擬的性能。
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