使用落錘衝擊試驗機進行拉伸衝擊測試
簡介
拉伸衝擊測試的用途為何？
拉伸衝擊測試測量材料在突然的高速拉伸負載下的表現。這為材料科學家提供了關於拉伸強度、能量吸收、伸長率和失效模式的關鍵數據。與緩慢施加作用力的準靜態拉伸測試不同，拉伸衝擊測試模擬了現實世界的動態負載場景，例如電池外殼在碰撞過程中破裂或薄膜在快速展開時撕裂。
此類測試特別適用於聚合物、塑膠、薄膜和複合材料，這些材料在高應變率下的表現通常與緩慢的靜態條件下不同。這些材料可能會根據施加的應變率表現出不同的失效模式，因此僅依賴靜態測試可能會導致建模不準確、代價高昂的誤判以及產品設計中具破壞性的挫折。
落錘拉伸衝擊系統可精確控制速度和能量輸入，而高速成像和數位影像相關技術 (DIC) 等先進功能則可揭示確切的變形和失效模式。其結果是高保真度的實驗數據，可提高對模擬、安全性和合規性的信心。涉及動態環境的部門（如電動車 (EV)、航太和消費性電子產品）對此方法有特殊需求。
動態拉伸衝擊強度測試 vs. 靜態與準靜態拉伸測試
材料科學與表徵在於針對特定工作使用正確的工具。沒有哪種測試方法本質上比另一種「更好」——然而，它們可能更適合特定的應用。
靜態和準靜態測試有助於了解材料和產品在持續、長期或重複負載下的表現。在建築或包裝材料等應用中，設計者和製造商必須知道其組件能夠經受時間的考驗。
雖然這些材料測試方法建立了基準特性，但它們能產出的數據有限。在引入落錘測試之前，研究人員會依賴準靜態結果的推斷來預測動態條件下的表現。
在安全性至關重要的應用中，例如汽車、航太或防護設備，這種推斷通常是不夠的。例如，時速 40 英里的電動車碰撞會在幾毫秒內對汽車結構施加巨大的應力。聚合物和塑膠對這種動態力的反應可能與在較低衝擊速度下的反應截然不同。
落錘系統在這些較高速度下施加受控的衝擊力，使材料科學家能夠在密切模擬真實使用案例的條件下觀察能量吸收、應變率敏感性和失效行為。這種程度的洞察力可實現更準確的模擬、更快的材料驗證以及更安全、更可靠的產品開發。
為了充滿信心地創新，您需要這兩種視角。落錘測試並非取代靜態測試，而是讓整體圖像更完整。
| 標準 | 類型 | 備註 | L₃ mm | L/L₂ mm | b₂ mm | b₁ mm | L₀ mm | 形狀 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 8256 | 1 | 首選方法 a，具缺口 | 80±2 | 30±2 | 10±0.5 | 6±0.2 | — |  |
| ISO 8256 | 2 | 首選方法 b | 60±1 | 25±2 | 10±0.2 | 3±0.05 | 10±0.2 |  |
| ISO 8256 | 3 | 正方形中間平行部分，邊長 10mm；用於 DIC 系統的應變測量 | 80±2 | 30±2 | 15±0.5 | 10±0.5 | 10±0.2 |  |
| ISO 8256 | 4 | 首選方法 A 或 B | 60±1 | 25±2 | 10±0.2 | 3±0.1 | — |  |
| ISO 8256 | 5 | 具有足夠試樣高度的剛性材料 | 80±2 | 50±0.5 | 15±0.5 | 5±0.5 | 10±0.2 |  |
| ASTM D1822 | S | 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 |  |
設置落錘拉伸衝擊測試
了解您的 Instron® 落錘衝擊試驗機
落錘衝擊試驗機（也稱為落錘式測試儀）是在動態條件下進行拉伸衝擊測試最合適的儀器。這些機器使用垂直引導的落下質量（或稱衝擊頭）對試樣施加突然的高速拉伸負載。
典型的衝擊測試系統由落錘架、衝擊頭或衝擊器、固定樣品的虎鉗、力測量系統（如壓電式或應變規荷重元）以及特定測試附件（如用於穿刺測試的拉伸夾具或夾持裝置）組成。
落錘衝擊試驗機具有廣泛的能量和速度能力，可配置用於評估許多材料（包括塑膠、複合材料、薄膜和聚合物）在脈衝負載條件下的衝擊性能。
落錘拉伸衝擊測試儀
落錘衝擊試驗機可以測試哪些材料？
聚合物與塑膠
- 熱塑性塑膠（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯）
- 熱固性塑膠（例如：環氧樹脂、酚醛樹脂）
- 工程塑膠（例如：尼龍、ABS、PEEK、PTFE）
- 生物塑膠與可生物降解塑膠（例如：PLA、PHA）
薄膜與箔片
- 包裝薄膜（例如：PET、LDPE、多層層壓板）
- 電池隔膜（例如：微孔聚乙烯或聚丙烯）
- 光學或顯示薄膜（例如：LCD 層、OLED 封裝材料）
- 金屬薄箔（例如：鋁、銅）
複合材料
- 纖維增強聚合物 (FRP)（例如：碳纖維、玻璃纖維複合材料、芳綸纖維如 Kevlar）
- 熱塑性複合材料（例如：CF/PEEK、GF/PP）
- 夾層板與芯材（例如：蜂窩結構、泡沫芯材）
彈性體與橡膠
- 汽車級橡膠（例如：EPDM、SBR、天然橡膠）
- 密封件、墊圈和柔性膜
- 矽膠與醫療級彈性體
紡織品與技術織物
- 梭織與非梭織織物
- 工業紡織品（例如：安全氣囊、安全帶、防彈織物）
- 土工布與過濾膜
電池與電子材料
- 電池外殼材料（例如：複合材料外殼、輕質金屬板）
- 黏合劑
- 印刷電路板層壓板與柔性電子層
落錘衝擊試驗機實際應用
點擊下方任何影片，觀看我們的工程師如何充分利用 Instron 的 9400 系列落錘衝擊試驗機。
觀看使用落錘衝擊試驗機進行拉伸衝擊測試的快速演示。
詳細了解如何為 9400 系列落錘衝擊試驗機準備拉伸衝擊測試夾具。
了解高速攝影機如何與 9400 系列落錘衝擊試驗機整合，以捕捉拉伸衝擊測試的每一刻。
了解不同材料在使用我們的 9400 系列落錘衝擊試驗機時，在高應變率條件下的反應。
配件
落錘衝擊試驗機的性能取決於支架、衝擊頭固定座和嵌件的正確組合。支架可固定各種幾何形狀的試樣，而可更換的衝擊頭固定座和配重則可精確調整衝擊能量。衝擊頭及其嵌件定義了接觸輪廓，可根據標準或自定義要求進行客製化。
對於進階應用，配備應變規或壓電感測器的儀器化衝擊頭可捕捉力-時間歷程，從而更深入地了解材料行為。這些附件共同確保了拉伸衝擊、穿刺、衝擊後壓縮和其他方法的測試具有靈活性、準確性且符合標準。
若要為您的應用尋找最佳附件並查看各項附件的可用規格，請參閱落錘衝擊試驗機附件目錄。
必備資源
落錘系統為使用者提供了強大的能力來模擬動態條件，並獲取其他技術無法獲得的數據。為了了解其細微差別並最大限度地利用您的新落錘系統，何不查看我們的落錘電子指南和其他教育資源？
