彈性材料的動態(tài)測試
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把線性馬達(dá)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公司的活動電磁線性馬達(dá)技術(shù)與EnduraTEC的材料測試系統(tǒng)相結(jié)合，以充分利用線性馬達(dá)優(yōu)異的性能范圍。聯(lián)合的結(jié)果是ElectroForce（ELF）系列測試儀。測試儀包括臺式，負(fù)載能力最高可達(dá)4500牛頓（試驗(yàn)臺，ELF3200和3300）和立式，（ELF3400）負(fù)載能力最高可達(dá)6000牛頓。他們?nèi)坑蓸?biāo)準(zhǔn)電源插座提供動力，不需要其他額外的基礎(chǔ)設(shè)施。其結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間，空氣冷卻，符合無塵室的要求，運(yùn)行時(shí)噪音低，多種線性和扭矩馬達(dá)可同時(shí)安裝在同一臺儀器上，用于多軸應(yīng)用程序。
利用傳統(tǒng)的電磁技術(shù)，負(fù)荷和行程范圍作為頻率的函數(shù)也會受到限制。伺服液壓系統(tǒng)允許較高的負(fù)荷和行程，但運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)成本高，而且密封件摩擦和活動質(zhì)量還會限制了其較小的振幅激勵(lì)。而由活動電磁線性馬達(dá)驅(qū)動的測試系統(tǒng)提供了開發(fā)者比其他測試系統(tǒng)更寬的正弦激勵(lì)，且范圍正好疊加了彈性材料動態(tài)測試的需要。
ELF3230的正弦性能是行程和頻率的函數(shù)，這表明在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50赫茲時(shí)，即使顯著施加負(fù)載，仍可達(dá)到12.5毫米的全動態(tài)行程。線性馬達(dá)的精確性允許測試在低至0.00001赫茲（約為一天一轉(zhuǎn)）的頻率下進(jìn)行。Bose線性馬達(dá)的性能已在實(shí)際情況下通過測試數(shù)據(jù)獲得證實(shí)，包括夾具質(zhì)量和樣品剛性。
動態(tài)機(jī)械分析
動態(tài)機(jī)械分析（DMA），有時(shí)也被稱作動態(tài)機(jī)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(lì)應(yīng)用于材料樣品，可測量負(fù)荷的動態(tài)振幅、相位和行程，然后將材料的動態(tài)性能表示為頻率、溫度、應(yīng)變振幅、平均含量和預(yù)處理的函數(shù)。
ELF測試系統(tǒng)可以測量動態(tài)性能，如一種情況下以頻率對加速參數(shù)作圖。這個(gè)測試設(shè)計(jì)用于再造扭矩DMA系統(tǒng)的常規(guī)能力，一個(gè)例子就是在線性剪切、5%動態(tài)應(yīng)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℃。
非線性材料模擬數(shù)據(jù)
大多數(shù)有限元素材料模型要求在不同情況下測量材料的負(fù)荷和偏轉(zhuǎn)行為。傳統(tǒng)技術(shù)集中于線性（小應(yīng)變）范圍的粘彈性測量，而新型馬達(dá)設(shè)計(jì)用于測量更真實(shí)（大應(yīng)變）情況下彈性材料的周期和時(shí)間依賴性能。馬達(dá)可以測試的應(yīng)變水平超過100%，頻率從每天一轉(zhuǎn)到每秒400轉(zhuǎn)，以模擬模型化特定組份的關(guān)鍵情況。其大范圍的動態(tài)性能允許所有的所需測試可在同一系統(tǒng)中完成。
應(yīng)力松馳/蠕變
線性馬達(dá)測試技術(shù)的低活動質(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(yīng)力松馳性能。測試可以以毫秒計(jì)，并非常準(zhǔn)確。例如，10微秒內(nèi)樣品行程15毫米。相比而言，以前使用的伺服液壓系統(tǒng)獲得的最快時(shí)間是35微秒。
疲勞和斷裂力學(xué)分析
線性馬達(dá)提供了很寬的動態(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線性馬達(dá)較高的頻率使材料迅速龜裂增長，或在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行幾百萬周期有疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)。線性馬達(dá)先進(jìn)的撓性設(shè)計(jì)意味著損害是施加于樣品，而不是標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的密封件或軸承，降低了維護(hù)成本，提高了每個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)品測試時(shí)間。
結(jié)論
盡管表征彈性體動態(tài)性能的測試可以結(jié)合傳統(tǒng)的伺服液壓系統(tǒng)和電磁技術(shù)完成，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)情況推動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。由于活動電磁線性馬達(dá)優(yōu)異的性能，研究者可以用一個(gè)測試系統(tǒng)完成所有的測試需要。建立一個(gè)新實(shí)驗(yàn)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(hù)和能量成本，降低實(shí)驗(yàn)室噪音，降低由于油和冷卻水處理帶來的環(huán)保費(fèi)用，是非常值得以這種新型線性馬達(dá)技術(shù)來取代現(xiàn)有設(shè)備。
現(xiàn)在一個(gè)測試系統(tǒng)就可以提供所有的所需材料性能，增加了先進(jìn)非線性有限元素分析的材料模型。系統(tǒng)特別適用于完成動態(tài)機(jī)械分析、應(yīng)力松馳、蠕變、超彈性測試、高周疲勞和龜裂增長測試。同樣的系統(tǒng)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態(tài)性質(zhì)。靜止線圈和活動磁鐵的專利優(yōu)勢，加上無摩擦阻力撓性懸掛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了語音線圈和液壓測試系統(tǒng)所無可比擬的性能。
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