新型高性能无损材料力学性能测试仪

产品概述：

Resonalyser （音译：锐声呐）是一款基于脉冲激振测试法的新型材料力学性能测试仪，是一款能够测试正交各向异性材料非损伤力学参数的技术装备，可快速准确测试各种材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比、阻尼系数等材料力学参数，有效弥补了拉伸机测试周期长，实验复杂等突出缺点，适用于复合材料设计生产企业、材料检测机构、工业生产部门以及与材料相关的科研学术机构。

Resonalyser的发明者雨果.索莱尔教授是比利时布鲁塞尔自由大学材料与结构力学系资深教授，是振动力学、材料力学、模态分析、有限元仿真以及实验设计方面的国际知名专家，拥有各项专利19项，高水平学术论文百余篇。

主要功能：

锐声呐可以通测试获得材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比、阻尼系数等材料力学参数。其中杨氏模量、剪切模量、泊松比被称为弹性参数，描述了材料在线性弹性阶段的力学特性，阻尼系数描述了材料在冲击在载荷下的动态响应性能。

规格参数：

●样本最小尺寸：0.2mm 厚，1 g重

●样本最大尺寸：不限

●仪器误差： < 0.5%     结果误差： < 0.5%     测试标准：ASTME1876-22 提及的MNET

●样本尺寸相对误差量: 0～10%

●样本质量相对误差量：0～20%

●样本频率测量误差量：0～10%

●振动模态置信率：70%～100%

●加速度计质量校正值：0.001g～200g

工作原理：

锐声呐属于脉冲激振材料参数测试设备范畴,通过物理测试获得材料样本在特定模态下的固有频率；设定一组材料参数，而后通过数学模型计算材料样本在相同模态下的固有频率；通过迭代优化材料参数，逐步缩小实测频率与仿真频率之间差值，当二者足够接近时，即获得相应的材料参数。全息板测试技术实现了简易条件下的模态分析，解决了正交各向异性材料力学参数的测试难题，同时提高了测试精度。该设备在测试过程中用到模态分析、灵敏度分析、多目标优化以及有限元仿真，用数学推导保障测试结果的可靠性。

性能特点：

●测试精度高：采用独有的全息板测试技术，将脉冲激振测试、参数拟合、模态分析有机结合，解决了材料参数耦合测试的技术难题。相较于采用梁模型简单模态下的参数拟合，具有更高的置信度。美国NASA ，SAFRAN，ABInBev等国外军工、科研单位与企业已经进行了应用。

●无损测试：锐声呐采用非损伤测试方法，可以对单一样本重复测试。该特性允许设备在小样本时通过重复测试方法实现统计平均。在不同时段，环境下对单一样本进行测试可以标定材料参数对服役时间及服役环境的响应，为计算机仿真提供准确的输入参数，同时为材料使用寿命、维护周期提供准确的实验依据。

●测试速度快：严格按照程序操作流程，最慢可以在1小时内完成对复合材料粘弹性力学参数的标定工作。对于各向同性材料，最快可在20分钟内完成测试。相比于传统拉伸机的测试次数及测试时间，锐声呐的使用过程节约了大量的人力成本，有效提高了工作效率。

●操作简单：对各种固体材料采用相同的测试方法，极大的简化了操作复杂性以及节省大量的办公场地，减少重复建设成本。

环境适应能力强：锐声呐采用开放式的样本布局、便携式设计，适合户外作业，且对样本的绝对尺寸没有限制，为复合材料、板材或样本较大的测试件提供了便利。此外开放式的样本布局使得锐声呐可以容易的与环境箱搭配，测试材料在特定环境下的力学参数。

●用途广：目前锐声呐是唯一一款能够完整测试正交各向异性材料非损伤力学参数的技术装备。

适用行业：

●高科技领域：测试极端服役环境下（高温/超低温/高辐射/真空）材料力学性能，建立服役条件下材料力学性能数据；医用硅胶填充物等柔性材料的力学性能鉴定；发动机叶片、发动机复合材料构件超薄金属贴膜等超薄、超轻材料力学性能鉴定等。

●装备制造业：即时测试每一批原材料的力学性能，确保所用材料与供应商提供数据相符；复合材料力学性能测试，提供完整的复合材料力学性能参数，供有限元仿真进行结构力学分析等。

●民用领域：建筑材料力学性能测试，即时测定建筑材料力学性能，确保设计安全，建立建材服役环境下性能衰减数据，为建筑设计提供参考；当产品质量与其共振频率强相关，可以实现产品质量监测, 测试结构体共振频率，为安全设计提供参考。

设备用途：

●材料力学性能测试：各项同性材料、正交各向异性材料杨氏模量，剪切模量与泊松比。适用于各种复合材料，以及轻薄型、柔性材料。

●FEM数值仿真：数值仿真是现代工业设计的灵魂，可在设计阶段就对产品性能进行精准预测，为产品优化提供数值依据。包括三大板块：材料参数、几何建模、有限元计算。其中几何建模与有限元就算已经非常成熟，唯独材料参数获取成了巨大短板。锐声呐有效解决了这个问题，让数值仿真如虎添翼！

●材料服役力学性能追踪：非损伤性测试方法不改变构件测试前后的力学性能。材料服役周期内，可规律性的对材料性能进行测试、最终得出材料服役周期中力学性能变化的曲线，进而取得材料服役性能衰退数据。数据可应用于复合材料服役性能持续性跟踪，并建立材料服役准则。实际案例：比利时水泥研究院需要研究水泥配方在海水条件下力学性能衰退的数据，进而为改进水泥配方提供相关依据。在该应用中，水泥研究院制备水泥构件，模拟服役环境，定期用锐声呐测试其性能，制备材料性能曲线，并改进水泥配方。

●材料寿命测试及材料优化：材料使用寿命影响到产品的维护和使用成本。通过持续追踪材料参数，锐声呐可以为材料使用寿命提供准确的实验依据，使企业可以准确的制定产品维护周期，降低维护成本。在材料研发过程中，将材料配方及制备工艺参数化，将材料最终性能作为与该参数列表对应的结果。锐声呐可快速测试材料性能，因此基于制备参数列表与性能构件优化问题，通过定量优化分析获得材料设计解决方案。可有效提升材料设计水平，降低设计成本。

●生产线稳定性分析 ：锐声呐以其便携式的设计、简便的操作，可以部署在生产线，通过模态分析监测产品质量及生产线稳定性，判定抽检样品力学性能是否符合设计标准；根据样本分析提供生产线校正意见；对来料进行快速参数识别来判定来料质量是否合格。现代化生产依赖于标准化的生产线与各种设备，而加工设备误差会批量的反应在下线产品中，因此对生产线稳定性的检测可以及时纠正设备误差带来的产品瑕疵。产品的力学性能由产品的几何构型与构成材料（单一或多种）共同决定。标准产品在各种模态下的振动频率可以通过仿真或对标准产品进行物理实验获得。对下线产品成批次的进行振动频率测试，可以通过分析不同模态下的振动频率与标准产品频率的差异，分析出下线产品是否存在的系统性的问题。 实际案例：百威英博是世界知名的啤酒制造商，其旗下涵盖多数知名啤酒品牌。然而啤酒瓶是一种压力容器，加工过程中导致的材料分布不均，或因设计缺陷导致的局部压力过大均可能在运输过程中产生炸裂等现象。而对生产线稳定性的监测，百威英博未能找出解决方案。锐声呐雨果教授根据百威英博提供酒瓶的几何设计以及所用材料的力学参数，通过有限元仿真得出酒品在多种模态下的振动频率，而后将不同批次的酒瓶样品送至雨果处进行测试，通过分析多种模态下振动频率与设计产品频率的差异，找出该批次产品分布规律，进而判断生产线是否存在加工不当的问题。

应用案例：