彈性材料的動態(tài)測試
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液壓伺服測試系統(tǒng)一直被用于測試彈性組分，其高負載能力和較長的行程非常適用于測量各組分的行為，但這種技術用于表征基礎材料時也有缺點。傳統(tǒng)的DMA/DMTA測試系統(tǒng)是第二選擇，但它們缺乏表征非線性彈性體，如充氣輪胎用途和隔振設備所需的負荷和行程范圍。
一種新型電磁技術對于許多彈性材料的動態(tài)表征看來都是完美的選擇，它使用一個活動磁鐵而不是活動線圈。不管需要完成的是動態(tài)機械分析、應力松馳、蠕變、超彈性、高周疲勞還是龜裂增長試驗，此新技術的性能范圍都可保證模型能預測真實世界的行為。
以往的觀點
正如上面提到的那樣，現(xiàn)有兩種技術用于彈性材料的動態(tài)試驗。每種技術都有其各自的優(yōu)點和缺點，因此有著各自適合的細分市場領域。包括：
◆ 液壓技術，其高壓油（200-350bar）提供能量推動活塞；
◆ 電磁技術，通常稱為語音線圈，它的固定磁鐵和活動線圈（電磁）相互作用產生運動。
液壓系統(tǒng)，類似MTS系統(tǒng)和Instron，可提供很寬的頻率范圍（靜態(tài)到1000赫茲）和較高的負荷（10000牛頓或更高）。這些能力結合在一起使得這項技術成為動態(tài)測試的常規(guī)選擇。
不過，液壓系統(tǒng)非常昂貴，而且它有許多活動部件和密封件，維護費用高。另外，其能源成本也很高，因為泵必須連續(xù)運轉，而且油被看作有害廢料，一旦污染就必須更換。由于傳動裝置和/或伺服閥的密封件摩擦，分辨率和保真度可能受到限制，而且傳動裝置的活動質量非常高。在多軸應用時由于摩擦，傳動裝置的側向負荷還會引起波形扭曲或密封件磨損。
與Rheometric Scientific、TA Instruments、ThermoHaake和Mettler Toledo公司電磁系統(tǒng)類似的系統(tǒng)可以創(chuàng)造從靜態(tài)到高頻（某些超過400赫茲）的高保真運動。它們已被廣泛用于各種測試條件下聚合物玻璃化轉變溫度的測量、模擬固化過程和聚合物的動態(tài)性能表征。
這些系統(tǒng)非常節(jié)能：不過大多使用空氣軸承，會需要一個氣壓源。負荷范圍寬（從毫微牛頓到幾百牛頓），但是大多數(shù)用于材料測試的系統(tǒng)都限制在40牛頓或更低的最大負荷。行程范圍通常也受到限制（6mm或更小）。雖然用于保持電磁系統(tǒng)校準（機械、空氣軸承或隔膜）的系統(tǒng)通常需要維護，以保證最佳性能，但維護成本通常很低，這也使得活動線圈具有有限的疲勞壽命。線圈組合件的活動質量相當高，這限制了其動態(tài)性能。
為什么要采用活動電磁馬達
Bose公司在電磁、材料科學和運動控制方面具有技術優(yōu)勢，它使用活動線圈馬達設計（例如聲轉換器...）最終開發(fā)出了高性能的線性傳動裝置。最近，Bose公司又推出了一種完全不同類型的線性傳動裝置，被稱為活動電磁馬達，它在動態(tài)材料性能測試時的能力要高得多，而且沒有了傳統(tǒng)材料測試技術的一些缺陷。
線性馬達設計有著以下材料測試優(yōu)勢：
◆ 負荷范圍（從毫微牛頓到最高可達6000牛頓）和行程范圍（毫微米到25毫米）覆蓋了材料測試需要的大部分區(qū)域；
◆ 很高的馬達輸出力，加上低磁鐵質量，意味著加速度最高可達1500米/平方秒，頻率超過400赫茲，速度高于3米/秒；
◆ 優(yōu)異的動態(tài)性能，加上無摩擦阻力的撓性懸掛系統(tǒng)，提供優(yōu)異的保真度和準確性；
◆ 線性馬達高度節(jié)能，因為電能是與所需負荷成正比（無需氣壓源或油壓源，而且沒有機械摩擦損失）；
◆ 沒有密封件或軸承的摩擦磨損，沒有活動部件和浮動磁頭，線性馬達已證實具有特別優(yōu)異的耐用性，運轉150億周期以上未出現(xiàn)故障或進行維修。無需維護、更換油或濾清器。
活動電磁馬達是如何工作的？
圖1是活動電磁馬達的一個簡單圖示。活動電磁馬達的磁性部分由三個基本元素組成：磁鐵、線圈和磁心。磁鐵左右移動，而線圈和磁心保持靜止。
磁鐵是如何懸掛在間隙中？
為了使馬達性能保持最佳，磁鐵和磁心之間的間隙和磁鐵厚度比必須非常小。機械懸掛可實現(xiàn)許多重要功能。首先，懸掛允許磁鐵沿著所需的軸向路徑移動，且阻力最小。第二，懸掛使得磁鐵不會與磁心表面發(fā)生碰撞。和磁心接觸會產生不希望有的摩擦和馬達的非線性行為。
為了滿足這些要求，Bose公司創(chuàng)造了低質量的撓性懸掛系統(tǒng)，無摩擦、無限壽命，橫向剛性高、而軸向剛性低。懸掛采用特殊的不銹鋼合金制成，具有優(yōu)異的疲勞性能，已證實在超過150億周期時仍然有效。
撓性設計帶來的一個額外好處是撓曲在主軸的橫向和扭矩方向可抵抗負荷，從而可以經濟地完成樣品的多軸測試，不會損害線性馬達、密封件和軸承的摩擦效果。
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