在航空航天、生物材料及柔性電子等制造領(lǐng)域，材料在復(fù)雜載荷下的服役性能是產(chǎn)品安全的生命線。 近日，我司重點關(guān)注的“原位雙軸疲勞試驗機”技術(shù)，因其能破解材料在真實工況下的力學(xué)“黑匣子”，正成為材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點。

何為“原位雙軸疲勞試驗”？

與傳統(tǒng)的單軸拉伸試驗不同，原位雙軸疲勞試驗機能夠同時在X、Y兩個相互垂直的方向上，對材料施加拉伸、壓縮或交變疲勞載荷，真實模擬材料在十字軸、壓力容器薄膜等結(jié)構(gòu)件中承受的多向應(yīng)力狀態(tài)。

其核心技術(shù)突破在于“原位”觀測能力。設(shè)備通過獨特的光路設(shè)計（如透射式結(jié)構(gòu)或門式支架），可同步配合掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）或光學(xué)顯微鏡等高精度顯微設(shè)備。這意味著，研發(fā)人員可以在對材料進行“拉-拉”或“拉-壓”疲勞測試的同時，實時、動態(tài)地觀察材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)（如晶格滑移、裂紋萌生）的演化全過程。

試驗原理與核心優(yōu)勢

設(shè)備通常采用高剛性對稱滾珠絲杠傳動技術(shù)和伺服控制方案，保證十字形試樣的中心在試驗過程中始終處于視場中心，便于追蹤。其主要優(yōu)勢包括：

多軸復(fù)雜加載：實現(xiàn)雙軸比例、非比例及異步加載，模擬壓縮、蠕變、松弛等多種復(fù)合工況。

高精度觀測：配備長工作距離物鏡或視頻引伸計，精度可達微米級，甚至配合同步輻射光源進行原位分析。

環(huán)境模擬：可選配水浴、溫控（-40℃至300℃）及腐蝕環(huán)境裝置，模擬生理鹽水和特殊溫度等特殊環(huán)境。

廣泛應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天：測試航空鋁材、復(fù)合材料的疲勞裂紋擴展規(guī)律，為結(jié)構(gòu)強度設(shè)計提供依據(jù)。

生物材料：模擬血管支架、軟骨及生物組織的力學(xué)環(huán)境，研究其在體液環(huán)境中的耐久性。

柔性電子與薄膜：解決柔性屏幕、高分子薄膜在反復(fù)折疊拉伸下的性能衰減問題。

新能源與巖石力學(xué)：分析電池極片在充放電循環(huán)中的應(yīng)力變化及深部巖石的破壞機理。