在压制过程中引入同步剪切变形是材料表征领域的一项关键进步。通过在标准单轴压制的同时施加剪切力，研究人员可以有意地改变应力张量空间中的偏应力强度，从而创建传统方法无法复制的复杂加载路径。
核心要点 该技术对于精确绘制粉末系统的屈服轨迹至关重要。所得数据为先进的数值模拟奠定了基础，能够精确设计具有复杂几何形状的陶瓷零件。
复杂加载的力学原理
改变应力张量
标准的单轴压制在单个方向上施加力，这限制了关于材料行为的数据。
通过引入同步剪切，您可以改变偏应力强度。这创造了一个多维应力环境，比简单的压缩更接近真实的制造条件。
绘制屈服轨迹
要了解粉末系统在成型过程中的行为，您必须知道其屈服点——即开始永久变形的阈值。
同步剪切变形使研究人员能够绘制一系列应力状态下的屈服轨迹。该方法不是获得单个数据点，而是揭示材料失效和流动特性的完整包络。
对工程和设计的影响
实现高级模拟
现代制造在很大程度上依赖于预测模型来减少浪费和提高质量。
从同步剪切测试中获得的数据对于校准数值模拟工具非常有价值。这些工具需要关于材料如何响应复杂应力路径的准确输入才能正常运行。
促进复杂几何形状的制造
在制造具有复杂形状的陶瓷零件时，材料会经历不均匀的应力分布。
来自简单压制的原始数据通常不足以预测这些复杂零件中的缺陷。通过剪切变形测试获得的见解确保模拟能够准确地模拟复杂几何形状的形成，从而减少物理世界中的试错。
操作注意事项和权衡
设备专业化
这种方法的主要限制是需要专业的实验室设备。
标准压机无法产生必要的同步剪切和单轴力。因此，获取这些高保真数据需要对能够控制这些复杂加载路径的专用硬件进行大量投资。
数据复杂性
此过程生成的数据比标准应力-应变曲线复杂得多。
解释偏应力强度的变化和绘制屈服轨迹需要先进的分析能力。它将分析从简单的机械测试领域扩展到张量分析和本构建模领域。
为您的目标做出正确选择
要确定此测试方法是否符合您的目标，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是校准模拟模型：此方法至关重要，因为它提供了预测非均匀场景中材料行为所需的精细应力数据。
- 如果您的主要重点是制造复杂的陶瓷零件：您应该优先考虑此测试，以了解您的粉末系统在复杂几何形状固有的多轴应力下的行为。
这种方法将压制从简单的成型步骤转变为用于先进材料工程的复杂诊断工具。
摘要表：
| 特征 | 单轴压制 | 同步剪切压制 |
|---|---|---|
| 应力状态 | 简单单轴应力 | 复杂偏应力强度 |
| 数据输出 | 单个屈服点 | 全面的屈服轨迹图 |
| 模拟效用 | 基本校准 | 高保真数值建模 |
| 应用 | 简单几何形状 | 复杂几何形状 |
| 分析类型 | 应力-应变曲线 | 张量分析和本构建模 |
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参考文献
- G. Sh. Boltachev, M. B. Shtern. Compaction and flow rule of oxide nanopowders. DOI: 10.1016/j.optmat.2016.09.068
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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