轴向压溃力检测
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发布时间:2025-07-17 17:31:09 更新时间:2025-07-16 17:31:09
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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轴向压溃力检测是评价材料或结构件(如金属管材、复合材料筒体、蜂窝结构、包装容器、缓冲部件等)在沿其轴线方向受到压缩载荷时抵抗变形直至失效(压溃)能力的关键力学性能测试项目。这项检测对于确保产品在承受纵向冲击、堆叠负载或碰撞过程中的结构完整性和安全性至关重要,广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通、包装运输、建筑建材及能源等诸多领域。通过精确测量材料的最大压溃载荷、压溃位移、能量吸收效率比以及观察其压溃失效模式,可以为产品设计优化、材料选型、安全冗余评估及质量控制提供核心数据支撑。
轴向压溃力检测的核心项目通常包括:
1. 静态轴向压溃力 (Static Axial Crush Force):在准静态压缩速率下,测量样品从开始加载直至发生完全压溃失效过程中所能承受的最大载荷(峰值力)以及对应的位移曲线。
2. 动态轴向冲击压溃力 (Dynamic Axial Impact Crush Force):模拟高速冲击工况(如汽车碰撞、货物跌落),测量样品在瞬态高能量冲击载荷下的压溃响应、峰值力、平均压溃力及能量吸收特性。
3. 压溃吸能特性 (Energy Absorption Characteristics):计算压溃过程中载荷-位移曲线下的面积,得到样品吸收的总能量;计算平均压溃力(总吸能量/压溃位移)和吸能效率比(平均压溃力/峰值压溃力),评估其作为吸能元件的效能。
执行轴向压溃力检测需依赖专业设备:
1. 万能材料试验机 (Universal Testing Machine, UTM): * 主要用于静态轴向压溃力测试。 * 关键组件:高精度负荷传感器(量程需覆盖预期最大压溃力)、位移传感器或引伸计、刚性压缩平板(上下压板需保证平行度)。 * 需具备精确的位移控制或力控制模式,数据采集频率满足捕捉压溃瞬间的需求(通常推荐≥100Hz)。
2. 落锤冲击试验机 (Drop Tower Impact Tester) 或 高速伺服液压试验系统: * 用于动态轴向冲击压溃力测试。 * 需配备高动态响应的力传感器(安装在冲击头或砧座上)和高速位移测量装置(如LVDT、激光测距仪或高速摄像结合DIC技术)。 * 数据采集系统需具备极高的采样率(通常要求≥50kHz 至 500kHz)以准确捕捉冲击瞬态信号。
3. 高速摄像机 (High-Speed Camera): * 常作为辅助设备,尤其在动态冲击测试中不可或缺。 * 用于实时记录样品的压溃变形过程、失效模式(渐进式屈曲、欧拉失稳、断裂等)和位移量。 * 结合数字图像相关法(DIC)可进行全场应变分析。
轴向压溃力检测需遵循标准化的测试流程:
1. 样品制备:根据相关标准制备规定尺寸、形状(如圆管、方管、圆柱体、棱柱体等)和平整端面的试样,确保其几何尺寸精确、无初始损伤。
2. 设备校准:严格按规定对试验机、力传感器、位移传感器进行校准,确保测量精度。
3. 安装对中:将试样精确、垂直地安装于试验机(或冲击台)上下压板之间,确保载荷沿试样轴线施加,避免偏心加载引入弯矩。
4. 静态测试流程: * 设定合适的加载速率(通常较低,如1-10 mm/min,具体依标准或材料而定)。 * 启动试验,连续记录载荷(F)和位移(δ)数据。 * 持续加载直至试样发生完全压溃(载荷显著下降或达到预设位移)。 * 分析得到峰值压溃力 (Fmax)、压溃位移 (δcrush)、载荷-位移曲线 (F-δ curve)。
5. 动态冲击测试流程: * 设定冲击能量(通过落锤高度和质量或液压冲击速度控制)。 * 释放冲击体,使其撞击试样顶部。 * 高采样率同步采集冲击力(F)、时间(t)和位移(δ)信号(或通过高速摄像分析位移)。 * 分析得到动态峰值力、平均压溃力、总吸能量(∫F dδ)、压溃模式。
6. 数据处理与分析:计算规定位移内的平均压溃力、吸能效率比,绘制载荷-位移曲线、能量-位移曲线,分析失效模式及其对性能的影响。
轴向压溃力检测需严格遵循相关国际、国家或行业标准,以确保结果的可比性和权威性:
1. 国家标准 (GB): * GB/T 1041-2008 《塑料 压缩性能的测定》:虽侧重材料本身,但基本方法适用于塑料制品的轴向压缩测试。 * GB/T 7314-2017 《金属材料 室温压缩试验方法》:为金属材料轴向压缩(含压溃)提供基础测试框架。 * 针对特定产品(如包装、缓冲材料、汽车部件)可能有专门的国家标准或行业标准(如QC/T系列汽车行业标准)规定其轴向压溃力测试方法。
2. 国际标准 (ISO): * ISO 12004-2:2008《金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定 第2部分:实验室成形极限曲线的测定》:虽主要关于成形,但包含压缩相关内容。 * ISO 2248:1985《包装 完整满装的运输包装件 垂直冲击跌落试验》:评估包装件整体抗垂直冲击能力,间接涉及内容物承受的轴向载荷。 * 汽车行业广泛采用ISO 6487:2015《道路车辆 碰撞试验测量技术 仪器设备》对传感器和数采提出要求。
3. 美国材料与试验协会标准 (ASTM): * ASTM D1621-16《刚性多孔塑料压缩性能的标准试验方法》:针对泡沫塑料等。 * ASTM D7336/D7336M-16《蜂窝芯材平面压缩性能的标准试验方法》:针对蜂窝结构。 * ASTM E8/E8M-16ae1《金属材料拉伸试验的标准试验方法》和E9-09《金属材料室温压缩试验的标准试验方法》:金属基础力学性能。 * ASTM D4169-22《运输集装箱和系统的性能测试标准规程》:包含对包装件抗压能力的评估。
重要提示:实际测试中,应优先选择针对被测试样品的具体类型(材料、结构、应用)的标准。若无完全匹配标准,应参考最相近的标准并结合产品实际工况(如加载速率)确定测试方案,并在报告中清晰说明依据。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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