压缩测试

了解压缩测试,何时使用这种测试类型和典型的探针和夹具用于纹理分析器。


什么是压缩测试?


压缩测试可能是仪器纹理测量中最简单和最流行的测试。在最简单的方法中,将样品放置在一个平坦的底座/表面上,并将一个平坦的探针/压板降低到样品上,以给定的力或距离(或将样品压缩到其原始高度的百分比)。试样变形,并记录试样变形的程度和/或所提供的电阻。简单压缩试验通常被称为单轴压缩,这意味着样品在一个方向上被压缩,而在另外两个方向上不受约束。可以选择低压缩度或高压缩度,但高压缩度通常会导致产品破裂、扩散、断裂或破碎成碎片。

使用各种附件和探针的压缩测试示例

为什么要进行压缩测试?


当样品被压缩、压碎、压扁或压扁时,您可以通过记录其失效方式、压缩载荷下的行为或压缩所需的力来确定产品的反应。在均匀横截面积的虎克固体压缩阶段的早期,有一个区域被划分为小应变(破裂前)。在这一阶段,可以测量杨氏弹性模量(即应力-应变曲线这一线性区域的斜率)。进一步压缩将揭示弹性极限(大约等于比例极限),也称为屈服点或屈服强度。这些基本参数以及抗压强度和刚度是工程中广泛使用的特性。

压缩测试用于保证强度,质量或部件的性能,以及材料和成品的压缩性能,适用于广泛的行业。压缩试验提供了关于材料、组件和制成品的完整性和安全性的客观定量数据,从而有助于评估物品是否适合其应用,并且在存储、处理、运输或使用期间不会失效。制造商可以选择进行压缩测试,以确定一批材料的质量,在设计阶段测量压缩性能,在材料替代品的调查中,或遵守国际、行业或内部质量控制标准。

压缩弹簧、键盘、螺线管、泡沫、塑料、橡胶、注射器和网球都是需要测量和控制压缩特性的典型产品。

由于大多数食品是粘弹性的而不是弹性的,并且在测试中通常会受到很大的压缩,杨氏模量的严格定义很少适用于食品材料,而变形模量可能是一个更好的术语。然而,杨氏弹性模量的概念经常被用来表示食物的应力-应变比,至少在适度的轻压缩和在力-压缩曲线的区域是合理的线性。

压缩试验可以在各种各样的粘弹性产品上进行,这些产品在自然条件下经历了这样的力。这些可能包括水果和蔬菜,膨化谷物,蛋糕和饼干,糖果和药品。


可以通过压缩测试测量的特性

压缩测试通常用于测量:

压缩性、压实性、弹性、应力松弛、蠕变顺应性、抗压强度、牢固度、弹性恢复、杨氏模量、工作/载荷/破裂时挠度、最大载荷、最大载荷挠度、刚度、偏置屈服等。

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用于压缩试验的典型探头/夹具

与样品接触并对其施加力的探针通常采用简单的圆柱形探针或平板/压板的形式。压缩测试包括使用探针,探针的表面积应等于(在整个测试期间)或大于样品。使用直径小于样品的探针进行的测试称为穿刺/穿透测试。



大体积压缩试验

有些压缩试验是批量进行的,其中样品在三维中被压缩,例如,当使用渥太华单元时。这种类型的测试需要多颗粒产品,从形状和大小不规则的一块-选择的重量或数量的片是“散装”测试。通常,压缩试验是评估其断裂行为最可靠的方法。



压缩测试结果看起来像什么?


轴单位(N, g, kg, N/mm, N/mm2等)可根据标准方法要求,制造商的材料规格要求,学术文献提交指南或操作员选择选择。


压缩测试有哪些类型?


压缩测试可以以许多不同的方式执行,这取决于测量所需的属性。

测量到选定距离的力-这是最典型的压缩测试类型。选择一个向下推到样品上的距离,并测量达到这个距离的力。这种类型的测试是典型的,用于确定所选力的应用是否大到足以引起产品的失效或不可逆变形。如果需要,可以在选定的时间内施加力。这种类型的测试是有用的,以评估堆叠高度的影响(从而额外的重量/负载)的材料在彼此之上。

测量到选定力的距离-这种类型的压缩测试适用于测量样品的压实性,例如,当压缩颗粒以生成片剂时。

测量材料在压缩下失效的力和距离-这种类型的测试通常用于评估需要确定失效点/断点的部件的强度。断裂力越大,产品对压缩载荷/失效的抵抗能力越强,在测试过程中失效发生的距离越大,产品在最终失效发生之前提供一定程度的“给予”的灵活性就越大。距离失效的距离很短,表明脆性材料在不可逆损伤或破裂/坍塌明显之前能够承受非常小的弯曲或压缩载荷。

通过在选定的时间内保持距离来测量产品的恢复/松弛-这种类型的测试适用于可回收材料,如泡沫,其中“弹簧”的程度是一个重要的特征。在选定的变形距离上的力与在选定的一段时间内变化的力进行比较,以评估材料是否松弛或试图恢复到其原始的未压缩高度。

通过握住一种力,在选定的时间内测量产品的膨胀或解体-某些材料在特定情况下会膨胀或分解。例如,面团在打样阶段会膨胀。另一方面,一旦浸泡在液体中,浴弹就会分解。选择一个小的力施加在这些材料的表面,这样就可以测量膨胀/解体的速度(距离随时间的变化)和任何平台点。

在进行压缩测试时,它们可以以基本的、经验的或模仿的方式设置。

使用纹理分析器进行基本压缩测试

大量用户使用他们的纹理分析仪来计算基本参数,考虑到样品的几何形状和尺寸,以及测试的具体设置以及相关的工程方程。这种类型的测试可以更容易地比较不同的样品和文献数据,但需要更复杂的分析来将力转换为应力,将距离转换为应变。

最常用的基本试验之一是杨氏模量的测量。基本试验一般假设:(1)小应变(最大1-3%);(2)材料连续、各向同性(在各个方向上表现出相同的物理性质)、均质;雷竞技能提钱出来吗(3)试件形状均匀、规则。虽然基本测试在材料界很流行,但对食品进行的大多数质地测试都不符合上述三个假设。基本测试在食品工业中没有被广泛使用,因为它们不像经验测试那样与感官评估相关联,但在一些研究实验室中确实有一席之地。Szczesniak(1963)恰当地描述了基本测试的有用性如下:

由于大多数食品没有独立于应力和应变条件的简单流变特性,而且流变特性一旦测量和定义,除非与功能特性相关,否则在实际意义上没有意义,因此基础测试为食品技术人员提供了最大的价值,为开发更有意义的经验测试提供了基础。

使用纹理分析器进行经验压缩测试

纹理分析仪通常通过使用经验测量来进行不规则产品的质量控制。对于希望开发新产品或在抽检时确保产品性能正确的制造商来说,压碎平板电脑所需的力或饼干折断前弯曲的距离都是无价的信息。这种类型的测试对于具有不寻常几何形状的产品是理想的,但它也适用于测试更复杂的系统,例如产品及其包装的组合(一盒鸡蛋,打开拉环罐的力或酸奶在罐中),并且允许产品直接从供应线上测试,从而节省了时间。

使用纹理分析器进行模拟压缩测试

模拟试验在与样品实际所处条件相似的条件下测量各种性能,即材料在处理过程中的性能以及样品在消耗或使用过程中的性能。这类测试可以被认为是一种实证测试,因为这些测试不是基本测试。这类测试的例子有TPA(纹理剖面分析)测试,它模拟牙齿的咀嚼动作,面团延伸性装置和其他面团测试装置,它模拟面包面团的处理和工作(混合时间和混合容忍度)Volodkevich Bite Jaws(这是为了模拟门牙)和许多其他。

如果您不受任何现有约束,并且正在寻找最简单的测试解决方案,有时最简单的方法是建立一个测试,该测试密切模仿产品在现实生活中的评估方式。这种类型的测试通常还使数据解释更容易理解。

压缩测试的应用实雷竞技有效投注额例:

电子产品:键盘驱动

化妆品:粉末压缩性

个人护理:浴弹解体速度

药品:颗粒压实性,片剂直径失效

医疗设备:支架径向抗压强度,阴道内环弹性,注射器吸入

包装:箱体抗压强度,吸塑包装去除力

食物:棉花糖的弹性,蛋壳的破碎力,早餐麦片的酥脆

粉:无约束屈服应力

工业:软垫泡沫硬度,高尔夫球硬度,弹簧特性,陶瓷硬度

样品准备工具

如果标本的大小和几何形状各不相同,如水果和蔬菜,最好从果肉中切出一些几何形状可重复的标本,例如使用软木钻取器的圆柱体。这种方法消除了由于尺寸和形状差异而引起的机械性能变化。可重复样品制备的许多工具是可用的附件页面


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