高速变形测试系统
高应变速率试验（high strain rate testing）旨在分析材料在快速、强烈的应力作用下的反应，模拟汽车碰撞和航空航天冲击等极端事件。STEP Lab的高应变速率试验系统包括：线性执行器、自由落体塔和高速旋转系统。
特点
最大载荷：120 kN
最大速度：35 m/s
测试类型
高速
压缩
拉伸
冲击
应用
塑料
金属
复合材料
高速变形测试系统
高应变速率试验（high strain rate testing）旨在分析材料在快速、强烈的应力作用下的反应，模拟汽车碰撞和航空航天冲击等极端事件。STEP Lab的高应变速率试验系统包括：线性执行器、自由落体塔和高速旋转系统。
特点
最大载荷：120 kN
最大速度：35 m/s
测试类型
高速
压缩
拉伸
冲击
应用
塑料
金属
复合材料
高速变形试验
STEP Lab高速变形系统专为灵活进行拉伸和压缩试验而设计，其最高速度可达35 m/s，且力值范围广泛，从几牛顿到120 kN不等。此外，还可加装气候试验箱，以在不同温度下对材料进行测试。
凭借卓越的性能，我们的系统可模拟金属、塑料和复合材料在极端条件下的表现，并确保符合 ASTM D3763、ASTM D638-5 和 ISO 8256-2 等国际标准。
特点
- 还适用于HCF（高循环疲劳）测试
- 可与高速摄像机和DIC（数字图像相关）软件集成
- 测试结果高度可重复且可靠
- 单执行器或多执行器配置
- 提供种类丰富的附件（气候试验箱、防反弹系统、高能系统）
- 专为高应变率试验设计的特殊夹具和夹持装置
- 能耗低，维护需求少
应用
- 金属、复合材料和聚合物的力学特性表征，从准静态条件到应变速率达1000/s
- 承受高速冲击的航空航天部件的累积损伤
- 汽车碰撞事故中的冲击（碰撞试验）
- 降落伞绳和安全带的冲击拉伸试验
- 零部件轻量化
- 运动装备与防护装备
- 先进材料的动态行为表征
标准
- ASTM D3763
- ASTM D638-5
- ISO 8256-2
- ISO 6603-2
- ISO 26203-2
- ISO 18872
- ISO 11343
- SAE International J2749
高应变速率试验技术
电动力机械
- 最大速度：8 m/s
- 动力可达120 kN
- 闭环控制
冲击试验用跌落塔
- 最大速度：24 m/s
- 冲击能量高达2000 J
- 可定制的试验区域
高速旋转系统
- 最大速度：35 m/s
- 峰值力高达 50 kN
- 标准版和加强版
电动力试验机
为在HUD和XUD系列上实施高应变速率试验，开发了一套专用系统，该系统由带间隙调节器的专用夹具组成，这是在试样受到冲击前达到试验速度所必需的。该系统兼容符合ISO 8256标准的试样。
- 多功能试验机，也可用于许多其他应用（高循环数和低循环数疲劳试验、断裂力学、一般机械试验）
- 闭环控制，可保持设定速度恒定
- 设置简单，用户可轻松进行多种试验
- 通过压电式称重传感器、放大器和专用数据采集卡进行载荷采集
冲击试验用自由落体塔
自由落体塔是进行冲击试验的最灵活的解决方案，其中高应变率试验仅是其众多应用之一。
- 最大冲击能量：高达 2000 J
- 冲击速度：0.2 m/s 至 24 m/s（配备附加加速系统）
- 测试区域宽敞且便于操作（500 × 400 × 900 毫米）
- 直观的用户界面，具备自动提升、定位和释放试件的功能
- 载荷信号采样频率高达 3.5 MHz @ 16 位
- 高度可定制，从测试区域尺寸到软件功能均可调整
- 可与专用配件集成
高速旋转系统
STEP Lab 旋转试验机专为高速测试而设计。飞轮的惯性确保在整个冲击过程中速度几乎保持恒定，这对测试的重复性具有决定性优势。该系统将压电式称重传感器直接集成在试样支架中，并配备高达 3.5 MHz 的数据采集能力，可精确捕捉甚至最快速的事件。
- 最大速度：高达 35 m/s
- 最大峰值力：10 kN（标准版），高达 50 kN（加强版）
- 数据采集频率高达 3.5 MHz
特点
零维护
可靠性高
高效率
应用范围广泛
安装简便
数据采集与分析
在这三种方案中，载荷均通过压电称重传感器进行测量。然而，在实际的运动速度下，无法使用传统的应变计来测量变形；因此，采用高速成像技术结合DIC（数字图像相关）分析。
使用的硬件和软件
- Photron高速摄像机（NOVA系列）：1024 x 1024像素，16’000 fps；384×256像素时最高可达100’000 fps；128×128像素时最高可达300’000 fps
- X-Sight 公司的 Alpha DIC 分析软件：从图像序列中提取变形数据，并进行 2D 和 3D 非接触式位移测量
试样撞击点必须照明充足（专用 LED 灯），以确保图像质量良好，从而保证分析结果的准确性。
数据处理原理
在测试过程中，通过测试控制器同步采集两路并行数据流：载荷信号和高速视频。视频被转换为单帧图像以供DIC分析使用，该分析会在图像中追踪一个点（子集），并沿整个序列对其进行跟踪，从而获得试样每个点的变形数据（真实应变或工程应变）。通过将载荷与变形数据相结合，即可在选定的试验速度下绘制出材料的应力-应变曲线。
自由落体塔 – DW2000
高速相机——Photron NOVA
常见问题
什么是高速变形试验？
高速变形试验是指对材料或部件施加极快的载荷，在毫秒而非秒的范围内对其进行压缩或拉伸，以模拟交通事故、爆炸或弹道冲击等极端事件。该试验可测量材料在高速载荷作用下的行为表现，并与缓慢且近乎静态的载荷条件下的表现进行对比。
为什么要进行高应变速率试验？
高应变速率试验模拟了实际冲击事件——例如汽车碰撞、爆炸或弹道冲击——其中变形过程仅在几毫秒内发生。如果没有这些试验，设计师只能获得慢速载荷下的数据，无法准确预测材料在真实危险情境中的行为，从而可能低估损坏程度或高估防护能力。
为什么材料在高变形速率下会表现出不同的行为？
在高应变速率下，材料通常会变得更刚硬、更坚固，但同时也更脆，与在慢速载荷作用下的同种材料相比，其在断裂前吸收的能量更少。这种与速度相关的行为对于安全关键型应用至关重要，例如车辆的防撞保护、装甲和防护装备，在这些应用中，仅凭慢速载荷下材料的测试数据所做的预测可能会产生误导。
高速变形试验与常速（准静态）试验有何区别？
准静态试验是在理想条件下缓慢施加载荷（以秒或分钟为单位），并测量材料的抗拉强度和断裂伸长率。高速变形试验则在毫秒内施加相同的载荷，此时材料的表现会有所不同：通常会变得更刚硬、更坚固，但同时也更脆，在断裂前吸收的能量更少。若忽视这一差异，将导致安全设计中的预测出现偏差。
高速变形试验适用于哪些应用领域？
高速变形试验应用于汽车碰撞模拟、航空航天领域的冲击分析、防护装备（头盔、防弹背心）的认证、防爆和防弹防护装置的研发、体育器材的设计，以及在冲击或爆炸载荷构成实际风险的应用场景中的材料研究。
浏览我们的产品目录或联系我们，共同寻找适合您企业的产品。
