落锤式拉伸冲击测试
简介
拉伸冲击测试的用途是什么？
拉伸冲击测试用于测量材料在突然的高速拉伸载荷下的表现。这为材料科学家提供了关于拉伸强度、能量吸收、伸长率和失效模式的关键数据。与缓慢施加力的准静态拉伸测试不同，拉伸冲击测试模拟了现实世界的动态加载场景，例如碰撞过程中电池外壳的破裂或快速展开过程中薄膜的撕裂。
这种类型的测试特别适用于聚合物、塑料、薄膜和复合材料，这些材料在高应变率下的表现通常与缓慢的静态条件下不同。这些材料可能会根据施加的应变率表现出不同的失效模式，因此仅依靠静态测试可能会导致建模不准确、代价高昂的误判以及产品设计中破坏性的挫折。
落锤式拉伸冲击系统能够精确控制速度和能量输入，而高速成像和数字图像相关 (DIC) 等先进功能则能揭示准确的变形和失效模式。其结果是高保真实验数据，提高了对模拟、安全性和合规性的信心。涉及动态环境的部门，如电动汽车 (EV)、航空航天和消费电子产品，对这种方法有特殊需求。
动态拉伸冲击强度测试与静态及准静态拉伸测试的对比
材料科学与表征的核心在于针对不同的任务使用合适的工具。没有任何一种测试方法本质上比另一种“更好”——然而，它们可能更适合特定的应用。
静态和准静态测试有助于了解材料和产品在持续、长期或重复载荷下的表现。在建筑或包装材料等应用中，设计人员和制造商必须了解其组件能够经受住时间的考验。
虽然这些材料测试方法建立了基准性能，但它们所能产生的数据有限。在引入落锤测试之前，研究人员依靠准静态结果的推断来预测动态条件下的表现。
在汽车、航空航天或防护设备等安全至关重要的应用中，这种推断往往是不够的。例如，时速 40 英里的电动汽车碰撞会在几毫秒内对汽车结构产生巨大的应力。聚合物和塑料对这种动态力的反应可能与在较低冲击速度下的反应截然不同。
落锤系统在这些较高的速度下施加受控的冲击力，使材料科学家能够观察在严密模拟真实使用案例的条件下的能量吸收、应变率敏感性和失效行为。这种程度的洞察力能够实现更准确的模拟、更快的材料验证以及更安全、更可靠的产品开发。
为了充满信心地进行创新，您需要这两种视角。落锤测试并不能取代静态测试；它使整体评估更加完整。
| 标准 | 类型 | 备注 | L₃ mm | L/L₂ mm | b₂ mm | b₁ mm | L₀ mm | 形状 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 8256 | 1 | 优选方法 a，有缺口 | 80±2 | 30±2 | 10±0.5 | 6±0.2 | — |  |
| ISO 8256 | 2 | 优选方法 b | 60±1 | 25±2 | 10±0.2 | 3±0.05 | 10±0.2 |  |
| ISO 8256 | 3 | 中间平行部分为正方形，边长 10 mm；用于 DIC 系统的应变测量 | 80±2 | 30±2 | 15±0.5 | 10±0.5 | 10±0.2 |  |
| ISO 8256 | 4 | 优选方法 A 或 B | 60±1 | 25±2 | 10±0.2 | 3±0.1 | — |  |
| ISO 8256 | 5 | 具有足够试样高度的刚性材料 | 80±2 | 50±0.5 | 15±0.5 | 5±0.5 | 10±0.2 |  |
| ASTM D1822 | 宽 | 方法 B | 63.5 (2.5″) | L=25.4 (1″) | 9.53 或 12.7 (0.375 或 0.5″) | 3.18±0.03 | — |  |
| ASTM D1822 | L | 方法 B | 63.5 (2.5″) | L=L₂=25.4 (1″) | 9.53 或 12.7 (0.375 或 0.5″) | 3.18±0.03 (0.125±0.01″) | 9.53±0.05 |  |
设置落锤式拉伸冲击测试
了解您的 Instron® 落锤
落锤（也称为落锤冲击试验机）是在动态条件下进行拉伸冲击测试最合适的仪器。这些机器使用垂直引导的下落质量块（或冲头）对试样施加突然的高速拉伸载荷。
一个典型的冲击测试系统由落锤机架、冲头或冲击器、固定样品的虎钳、力测量系统（如压电式或应变片式载荷传感器）以及特定测试的附件（如用于穿刺测试的拉伸夹具或夹持装置）组成。
落锤具有广泛的能量和速度能力，可以配置为评估许多材料（包括塑料、复合材料、薄膜和聚合物）在脉冲加载条件下的冲击性能。
落锤式拉伸冲击试验机
落锤可以测试哪些材料？
聚合物和塑料
- 热塑性塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯）
- 热固性塑料（例如环氧树脂、酚醛树脂）
- 工程塑料（例如 PEEK、尼龙、ABS、PTFE）
- 生物塑料和可生物降解塑料（例如 PLA、PHA）
薄膜和箔片
- 包装薄膜（例如 PET、LDPE、多层层压材料）
- 电池隔膜（例如微孔聚乙烯或聚丙烯）
- 光学或显示薄膜（例如 LCD 层、OLED 封装材料）
- 金属薄箔（例如铝、铜）
复合材料
- 纤维增强聚合物 (FRP)（例如碳纤维、玻璃纤维复合材料、芳纶纤维如 Kevlar）
- 热塑性复合材料（例如 CF/PEEK、GF/PP）
- 夹层板和芯材（例如蜂窝、泡沫芯）
弹性体和橡胶
- 汽车级橡胶（例如 EPDM、SBR、天然橡胶）
- 密封件、垫圈和柔性薄膜
- 硅胶和医用级弹性体
纺织品和技术织物
- 机织和非机织织物
- 工业纺织品（例如安全气囊、安全带、防弹织物）
- 土工布和过滤膜
电池和电子材料
- 电池外壳材料（例如复合材料外壳、轻质金属板）
- 粘合剂
- 印刷电路板层压板和柔性电子层
落锤实际应用
点击下方任何视频，观看我们的工程师如何充分利用 Instron 的 9400 系列落锤。
观看使用落锤进行拉伸冲击测试的快速演示。
详细了解如何为 9400 系列落锤的拉伸冲击测试准备夹具。
了解高速摄像机如何与 9400 系列落锤集成，以捕捉拉伸冲击测试的每一个瞬间。
了解不同材料在使用我们的 9400 系列落锤的高应变率条件下的反应。
工装附件
落锤的性能取决于支架、冲头座和嵌件的正确组合。支架可固定各种几何形状的试样，而可更换的冲头座和配重块则允许精确调节冲击能量。冲头及其嵌件定义了接触轮廓，可根据标准或定制要求进行调整。
对于高级应用，带有应变片或压电传感器的仪表化冲头可捕捉力-时间历程，从而更深入地了解材料行为。这些附件共同确保了拉伸冲击、穿刺、冲击后压缩和其他方法的灵活、准确且符合标准的测试。
要为您的应用寻找最佳附件并查看每个附件的可用规格，请阅读落锤附件目录。
必备资源
落锤系统为用户提供了强大的能力来模拟动态条件，并获取使用其他技术无法获得的数据。为了了解其细微差别并最大限度地利用您的新落锤系统，何不查看我们的落锤电子指南和其他教育资源？
