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原位双轴力学测试系统在多材料多轴力学性能研究中的应用案例

发布日期:2026-08-03
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真实工况下的材料,往往承受着来自多个方向的复杂载荷——单轴拉伸测试远远不够。双轴加载、非比例应力路径、全场应变演化等高端研究需求,正推动力学测试从“单轴时代”迈向“多轴时代”。IBM系列原位双轴力学测试系统,搭配DIC&视频引伸计,为这一趋势提供了完整的解决方案。以下为该系统的典型应用案例介绍。

案例一:高分子材料双轴拉伸疲劳测试

检测目标:

高分子材料在双轴循环加载下的疲劳寿命、刚度衰减及应变演化规律。

测试方案:

采用IBM系列原位双轴力学实验系统,对高分子材料进行双轴比例加载疲劳测试。系统支持正弦波、余弦波、方波、三角波等多种加载波形,可进行载荷谱和随机疲劳加载。通过DIC视频引伸计实时监测试样表面应变场分布,1200万像素相机同步采集图像,实时采样帧率最高200fps

测试成果:

DIC应变云图精确捕捉疲劳加载过程中的应变集中区域,揭示材料在双轴循环加载下的损伤演化规律。试验机软件同步记录位移-时间曲线,DIC软件同步生成应变云图及试样中心点主应变-时间曲线,实现力学数据与全场应变数据的完美同步

案例二:水凝胶双轴拉伸力学性能表征

检测目标:

水凝胶材料在双轴拉伸加载下的应力-应变响应、弹性模量及断裂行为。

测试方案:

采用IBM系列系统对水凝胶进行双轴拉伸测试,配合水浴环境箱以及视频引伸计,在保证材料浸泡于模拟体液环境下进行测试。系统可进行载荷控制的拉-拉循环测试,选配水浴、腐蚀等环境附件

测试成果:

获取水凝胶在双轴加载条件下的全场应变云图,精确揭示水凝胶材料的各向异性力学行为。DIC云图与应变-时间曲线完美同步,试验过程全程可视化

案例三:金属材料双轴等速拉伸DIC应变分析

检测目标:

金属材料在双轴等速拉伸条件下的全场应变分布、屈服轨迹及断裂机制。

测试方案:

采用IBM系列系统对金属材料进行双轴等速拉伸测试,同步采集DIC应变云图。十字形试样双轴试验可以准确地进行任意应力或应变比下板材的弹塑性变形,用于确定建模或确定屈服面的参数

测试成果:

DIC云图清晰展示十字形试样中心应变均匀分布,精确分析试样表面应变场演化过程,验证各向异性材料在多轴应力状态下的本构模型。

案例四:生物材料力学性能测试

检测目标:

人造皮肤、生物组织等软材料在双轴加载下的力学响应。

测试方案:

采用IBM-300型系统(载荷300N,行程150mm),带水浴环境,配爪勾夹具。试验机测控软件配套开发了视频引伸计模块,可基于单轴或双轴标记点或散斑变形测量。

测试成果:

成功获取水凝胶、人造皮肤、橡胶等生物材料或高分子材料的单轴/双轴力学性能数据。

案例五:柔性电子材料力学性能表征

检测目标:

柔性电子器件在双轴拉伸、弯曲等复杂加载条件下的力学稳定性。

测试方案:

IBM系列系统搭配DIC技术,对柔性电子器件进行双轴比例加载测试。选用5N小载荷高精度传感器,配合视频引伸计实现应变测量,鱼钩夹具减少压力和剪力对试样影响

测试成果:

实时监测材料在变形过程中的应变分布,评估其在反复变形条件下的可靠性,为柔性电子材料的可靠性设计提供数据支撑。

案例六:十字形试样双向拉伸试验

检测目标:

材料在双向拉伸下的屈服轨迹及本构模型验证。

测试方案:

参照GB/T 36024-2018《十字形试样双向拉伸试验方法》标准,采用IBM系列系统进行十字形试样双向拉伸试验,可进行双轴比例加载、非比例加载以及单轴独立加载。加载模式包括定位移速度和定载荷速度两种方式

测试成果:

获取材料在双轴应力状态下的完整力学响应数据,为材料本构模型的建立与验证提供高精度实验依据


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