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非破坏性材料测试的应用示例
薄膜
静态和动态摩擦试验是非破坏性材料测试的一部分。
泡沫材料
对泡沫试样测量压痕硬度。
喷雾瓶
对喷雾瓶进行非破坏性功能测试
狗的牵引绳
对狗的牵引绳进行非破坏性材料测试
ISO 6892-1标准的目标及应用
拉伸试验是世界上最重要也最常用的一项机械试验，用于测定在设计和构造部件、商品、机器、汽车和建筑中至关重要的金属强度和应变特性值。
试验任务是以可靠、可再现的方式测定材料特性值并实现国际可比性。
单轴拉伸试验是用于测定屈服点或规定塑性延伸强度、拉伸强度和断裂应变的特性值的方法。 此外，还可测定下屈服点、屈服点伸长量和最大试验力处的伸长量。
符合ISO 6892标准的金属拉伸试验 - 基于温度范围加以区分
在金属拉伸试验中，该标准区分了进行拉伸试验的四个温度范围：室温、高温、低温和液氦温度。 不同的温度范围和液氦介质对试验系统和试验方法（包括要制备的试样）提出了各不相同的要求。 因此，国际ISO标准分为四个不同的部分，每个部分涉及上述温度范围之一：
- ISO 6892-1室温试验方法
- ISO 6892-2高温试验方法
- ISO 6892-3低温试验方法
- ISO 6892-4液氦试验方法
除这些国际公认的ISO标准外，国际上还采用美国ASTM标准、欧洲EN标准、日本JIS标准和中国GB/T标准等国家标准。 对于特殊应用领域，如航空航天领域，其他特定标准可能也很重要或者必不可少。
DIN EN ISO 6892-1：重要特性值
金属拉伸试验或金属材料拉伸试验主要依据DIN EN ISO 6892-1和ASTM E8标准。这两个标准都规定了试样形状和相应的测试流程。试验标准的目标是规定和建立试验方法，确保即使在使用其他试验系统的情况下，待测定的特性值仍可再现且正确。这也意味着，试验标准要求涵盖的是重要影响因素，通常以这样一种方式来制定：有足够的余地用于技术实现和创新。
与符合ISO 6892-1标准的金属拉伸试验相关的重要特性值包括：
屈服点（ReH和ReL）、规定塑性延伸强度（Rp和Rt）和拉伸强度(Rm)
对于屈服强度和拉伸强度的测定，只需进行一次精确的力测量；而对于所有其他特性值，则需要在测试期间使用引伸计进行（自动）应变测量，或在移除试样或试样残留物后进行手动应变测量。
断裂应变A或At
断裂应变A或At用于衡量材料的延展性或流动性能。
现代算法自动分析应力-应变曲线，可确保可靠地指定断裂点并准确测定断裂应变。 沿试样的断裂位置（更具体地说，是沿试样平行长度的断裂位置）对于可靠、准确地测定断裂应变也很重要。 如果断裂或失效点不在接触式引伸计的标距长度内，则无法正确测定缩颈期间发生的塑性变形以及失效点。 现代评估算法相对于引伸计的测量点来评估失效点或断裂点，并指出不可靠的断裂应变值。
光学非接触式引伸计能够记录试样的整个平行长度，可用于测定断裂点或失效点。 如果断裂点在初始标距长度之外，根据ISO 6892-1:2017附录I，当在试验过程中考虑并测量了适当数量的标距标记时，仍然可以测定断裂应变。 laserXtens Array激光引伸计和videoXtens Array视频引伸计为该任务提供了一套可选解决方案。 使用这两款引伸计，可自动在整个试样上可靠、准确地测定断裂应变。
JIS Z2241提供断裂点的分类。断裂点通常是通过视觉测试或单独的非接触测量手动分类的。这两种方法既耗费人力，又浪费时间。借助现代光学非接触式引伸计，可以为拉伸试验自动处理此任务：在测定的可记录结果中指出具体分类（取决于断裂点A、B或C）。
力测量和伸长测量要求
最重要且可清晰描述的要求还涉及力测量，以及在受力情况下试样伸长的测量。
- 对于力测量，ISO 6892标准系列参考ISO 7500-1“拉伸和压缩试验机力测量系统的标定和检验”，要求的级别至少为1级。
- 对于伸长量测量，ISO 6892标准系列参考ISO 9513“单轴试验中使用的引伸计系统的标定”，如果要测定规定塑性延伸强度，则要求的级别至少为1级；对于其他特性值（伸长量大于5%）的测量，可采用2级。
标定过程，尤其是分类的结果和定义，在力测量和伸长量测量试验标准中加以描述。后者对于测试实践中的应用至关重要。最大允许偏差和分辨率可通过标定后的测量系统的从属关系得出，要确定测量系统的测量不确定度，必须要用到它们。
- 对于力测量，ASTM E8标准参考ASTM E74，
- 对于伸长测量量则参考ASTM E83。
- 国际上应用的试验标准有时在内容结构上有所不同，但在定义和要求上是一致的，因此从拉伸试验得出的相关特性值之间不会有明显的偏差。
需要注意的一个例外是评估，以及引伸计的分类。ISO 9513参考的是偏差要达到的设定值，而ASTM E83还考虑了与初始标距长度的比率。与用于较大初始标距长度的引伸计相比，用于较小初始标距长度的引伸计必须满足更高的测量要求。
需要至少使用符合ISO 9513标准的1类引伸计进行金属拉伸试验才能获得的特性值为：
- 应力-应变曲线的初始梯度mE
- 规定塑性延伸强度Rp 和Rt
需要至少使用符合ISO 9513标准的2类引伸计进行金属拉伸试验才能获得的特性值为：
- 屈服点伸长Ae
- 均匀伸长Ag和Agt
- 拉伸强度Rm或最大拉伸力Fm周围的坪范围e：
- 断裂应变A和At
使用testXpert，应变速率始终可追溯。 红线(1)显示了ISO 6892-1标准定义的容差范围（设定速度的20%）。 绿色虚线代表较窄的容差范围5%，这是ZwickRoell测试系统所使用的基准，即使发生突发情况也能保证安全。
良好的应变速率控制体现为(2)进口波动小以及(3)速度控制稳定。其中一个重要的要求是自适应控制器。
闭环应变速率控制在测试系统中如何工作？
为了精确调整应变速率，我们的testControl II电子控制系统通过直接使用引伸计的测量值来控制试验机的速度。 试验机控制参数会自动计算并实时进行自适应调整。 此过程称为带自适应控制的闭环，并在ZwickRoell试验机上以1 kHz运行。 这很容易满足符合应变速率的标准要求。
所有过程都是自动的，非常简单，且可产生低离散性的可靠结果，从而为操作员节省了大量时间。
ISO 6892-1标准与testXpert测试软件 – 高效且可靠的测试
使用testXpert，可以提高符合ISO 6892-1标准的试验的效率。testXpert还提供可靠的测试结果，是您做出可靠决策的基础。
- 无论您选择哪种方法，ISO 6892-1中指定的所有参数都包含在测试程序中，并且100%符合标准。在预先配置的布局中，您可以看到实际达到的应变速率位于标准规定的公差范围内。
- 无需浪费时间进行预测试和手动计算，即可获得符合ISO 6892-1标准的应变速率。testXpert会自动设置所有控制参数。以高精度接近目标位置和应变值。在线补偿试样特性的变化。
- testXpert通过预定义的试验机配置，确保在相同的试验条件下获得可重复的测试结果。
- 为了获得可再现的测试结果，操作员的影响被降至最低，例如通过我们的用户管理功能。
TENSTAND软件验证
根据ISO 6892-1/TENSTAND进行验证，获得100%可靠的测试数据。
使用软件根据标准ISO 6892-1测定的测试结果可通过国际协调的数据集和国际协调的测试结果进行确认和验证。欧洲的一个研究项目（首字母缩写为TENSTAND）生成并限定了金属试验中的原始数据。这些数据用于测定和限定测试结果和结果范围。使用TENSTAND数据集和结果集，可通过比较结果来快速、可靠地验证测试软件。位于伦敦的国家物理实验室(NPL)可提供这些数据集和结果集。
- 国家物理实验室(NPL)是德国国家计量学会Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)的英国对口机构。 它规定了适用于物理和技术领域的国家标准。
- 该机构的职责包括确定基本和自然常数，表示、保留和转换国际单位制(SI)的法定单位，并可为法律监管部门提供服务，如UKAS（英国认证服务）校准服务。
使用TENSTAND和testXpert可靠地重现测试结果
使用TENSTAND软件验证来确认测试结果。
- 将TENSTAND ASCII原始数据集从NPL上传到testXpert III测试软件中
- 使用testXpert从这些原始数据集确定测试结果
- 将结果与TENSTAND结果相对比
ASTM D638：塑料的拉伸性能
ASTM D638标准描述了测定增强和非增强塑料拉伸性能的试验方法。 它有助于测定基本的机械性能，包括拉伸应力、应变、拉伸模量、拉伸强度、屈服拉伸强度和断裂拉伸强度。
ASTM D638标准包含有关试样形状和试样尺寸、试验程序（包括环境条件）以及相应试验机和引伸计精度要求的信息。 以下信息提供了全面的概述。 但是，为了确保拉伸试验的执行符合ASTM D638标准，必须参考完整标准。
虽然ASTM D638标准与其对应的ISO标准ISO 527-1 / ISO 527-2在技术上等效，但它们并不能提供完全可比较的结果，因为试样形状、试验程序和结果的测定在某些方面有所不同。
IEC 61215和EN 61215标准
IEC 61215和EN 61215标准描述了许多资格鉴定测试，其基于潜在的老化影响，用于对光伏组件材料施加人工加载。以下各个载荷组是被认定的：
日光，包含UV光
气候（冷、热、湿度、气候变化）
机械载荷（冰雹、风、吸力和压力、雪）
如果没有明显的大的可见损伤，且输出的性能及绝缘性能没有改变或与测试开始前相比只发生了微小的改变，即可认定材料通过了测试。在过去的几年里，IEC 61215标准的测试证书已然成为晶体光伏组件的质量标杆，现如今大多数国内外的融资部门都要求做这个测试。
用于根据ISO 6892-1标准执行金属拉伸试验的相关产品
IRHD硬度是通过测量一个球在两种不同的力作用下穿透橡胶试样的深度计算得出的：首先施加较小的力，然后再施加较大的力。测量压痕深度的差值，并使用特定的表格或图表将其换算为IRHD（国际橡胶硬度）硬度值。
拉伸强度是指材料在发生永久变形或断裂之前能够承受的最大拉伸应力。因此，拉伸强度是评估材料强度性能的重要材料特性值。材料的拉伸强度越高，它对拉伸力的抵抗能力越大。
拉伸强度通常以兆帕(Mpa)或牛顿每平方毫米(N/mm²)为单位进行测量。它表示拉伸或撕裂某种材料每单位面积需要多少力。
根据试验开始时达到的最大拉伸力Fm和试样横截面面积计算得出拉伸强度：
拉伸强度Rm = 最大拉伸力Fm/试样横截面面积S0
拉伸强度以MPa（兆帕）或N/mm²为单位。
ASTM D3330标准描述了测定压敏胶带剥离粘附力的方法。该标准涵盖了在不同条件和角度（如180°和90°）下测量粘附性的不同方法。目的是标准化粘附性评估，以将其应用于胶带的质量保证和开发过程。
剥离试验，或称剥离粘附力试验，是一种用于测定胶带、薄膜、涂层或层压板在不同表面上的粘结强度的方法。将材料的一端以规定的角度和恒定的速度从所粘贴的表面上剥离，以测量克服粘附力所需的力。该试验可提供关于粘结质量和可靠性的重要数据。
简支梁冲击试验测量材料的冲击能量，然后再用它来测定冲击强度。
简支梁冲击试验用于测定缺口冲击强度，该强度表示材料对动态冲击载荷的抵抗能力。
简支梁冲击试验（也称为简支梁V形缺口试验）是一种材料测试方法，用于通过摆锤冲击试验机测定材料的冲击强度。
简支梁冲击试验以表面积相关值的形式提供高应变速率下冲击强度的特性值。 该试验测量相对于断裂表面的冲击能量（单位为焦耳）。
使用以下公式计算冲击强度： 缺口冲击强度 = 冲击能量 / (试样厚度*试样宽度)
在简支梁冲击试验中，摆锤会撞击材料试样并使其破坏。 在此过程中，试样吸收了部分冲击能量。 在简支梁试验中测定的冲击能量W以焦耳为单位。
ASTM D412标准规定了用于评估热塑性弹性体和热固性硫化橡胶拉伸（张力）性能的程序。这些试验对于测定橡胶和弹性体材料的机械性能至关重要，而这对于航空航天、医疗、汽车、建筑等各行业的产品开发、质量保证和性能测试而言也很重要。
拉伸试验机，也称为拉引试验机或万能试验机(UTM)，是一种对材料施加拉伸（拉）力来测定材料在断裂前拉伸强度和变形行为的机电试验系统。
要测试拉伸强度，可使用拉伸试验机或万能试验机，即材料试验机。这种电液伺服测试系统向材料施加受控的力和应变，并测量将材料拉伸或拉长至永久变形或断裂点所需的力。
首先，将试样夹持在万能试验机的夹面中。然后，均匀拉伸试样直至断裂。在整个试验期间，测量、记录并评估应变与拉伸力。
测定纤维增强复合材料的层间剪切强度可用来对剪切应力部件进行质量监控。层间剪切强度(ILSS)描述了复合材料层压板之间的剪切强度。
要计算层间剪切强度(ILSS)，可使用以下等式，其中
Fm = 最大压缩力（以牛顿为单位）
B = 测得的试样宽度
d = 测得的试样厚度
视频引伸计是用于材料测试的基于摄像机的测量系统。在试验期间，一个或多个摄像机捕捉试样的图像，这些图像会被数字化并转发到测试软件。图像与图像之间的对比用于评估试样上的偏移。使用视频引伸计测量应变时，必须定义初始标距长度。初始标距长度通过手动或虚拟标距标记确定。
粘贴标记或笔标记就是手动标距标记。使用虚拟标距标记要简单得多，此类标记是通过测试软件定义的。前提条件是试样表面有图案。在试样表面用虚拟标距标记定义一个区域。在试验期间，对该定义区域内的图案进行跟踪，
试样表面的图案可以用喷雾器喷涂。或者更简单：可以使用试样的自然表面结构。蓝色对比光技术将自然表面结构转化为高对比度图案。这就消除了标记试样的需要。因此，采用视频引伸计也称为无标记测量。
由于视频引伸计在测量时没有接触，因此需要使用标记来设置初始标距长度。在此基础上，测量位移变化并计算应变。这通常还是通过在试样上做标记来实现：添加点、粘贴标记或其他标记选项，这些都是试样制备过程的一部分。
ZwickRoell基于蓝色对比光技术的无标记测量更加快速、更加简单。此时，使用软件在试样图像上放置虚拟标记。无需进行试样制备。
videoXtens的无标记测量基于蓝色对比光技术：许多材料（如金属和部件）都具有自然粗糙的表面。利用蓝色对比光技术，粗糙度会以高对比度图案的形式传输到软件中，使软件能够轻松地在试样上放置虚拟标距标记。这就省去了制备试样所需的手动贴标距标记的工序。
而且，不会影响精度。
视频引伸计可以测试任何材料直至断裂点。这包括会被接触式引伸计的刀刃施加预应力的敏感材料，如金属箔、塑料薄膜、细丝、纤维和生物材料。或因断裂能量高而损坏接触式引伸计的材料，如脆性断裂的金属、碎裂的复合材料、分股的绞线或钢丝绳。
videoXtens系统仅通过软件扩展提供附加功能，只需激活许可证即可。由于整个试样或至少试样的大部分都可通过摄像机查看，因此这些图像还可用于其他评估。例如，
- 测量横向应变或宽度变化，
- 用于设置最多100个测量点（2D点阵），
- 测定局部应变或使用整个应变图(2D DIC)进行可视化
- 用于自动断裂检测，
- 用于自动设置断裂位置附近的标距长度，
- 利用试验过程中记录的图像，在不同条件下（初始标距长度的大小和位置）重新计算测试结果。
视频引伸计目前没有任何缺点。但这并不意味着它们总是最佳选择。如果试验量较小，应用范围不广，建议使用价格低廉的夹持式引伸计。因此，我们的产品范围包括各种系统和功能。我们很乐意与您讨论各种选择以及各种系统的优缺点，并根据您的具体情况进行量身定制。这将帮助您找到最适合您需求的高效引伸计。
请随时联系我们了解更多信息。
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