Tinius Olsen生产一系列低能量及高能量的摆锤冲击测试机，适用于金属和塑料的测试。可以在夏比配置和悬臂梁式配置之间方便地切换。
引伸计测量应变，即试样长度的变化除以试样的原始长度（标距）。Tinius Olsen根据您的测试需求提供各种引伸计，包括视频、光学和传统的接触式引伸计。
Vector光学引伸计
Tinius Olsen 通过氢燃料电池技术推动汽车可持续发展
随着电池替代能源的开发开始上线，实现净零排放的竞争正在升温。Tinius Olsen 目前正与英国领先的氢燃料电池技术开发商 Intelligent Energy 一起支持其中一项。
图 1. 使用氢燃料电池驱动的无人机进行壳牌管道检查
英国首相 Rishi Sunak 最近宣布，“每 60 秒就会有一辆新的电动汽车在英国注册”，他概述了政府决定将新汽油和柴油汽车的销售禁令推迟到 2035 年的决定。按目前的速度，每年将有近 50 万辆汽车被注册，但人们已经开始提出这样的问题：“电动汽车真的是实现净零排放的最佳选择吗？”
让我们考虑一下电动汽车或电池驱动汽车的优缺点。从好的方面来看，它们显然非常环保，运行成本比化石燃料汽车低，维护成本更低，而且有些汽车的速度非常快。
缺点是电池续航能力有限、电池寿命问题和成本、充电时间长，而且具有讽刺意味的是，基于目前不可持续的发电方式以及电池生产所涉及的工艺和材料，会对环境产生影响。而且它们非常昂贵。
因此，考虑到所有因素，如果这些缺点让您远离电池选项，那么还有其他电源可以依靠，既不会改变您目前的加油活动，又有助于遏制气候变化吗？氢燃料电池可能就是答案。
“首先，这两种技术都不是新技术，”位于拉夫堡的 Intelligent Energy 首席研究工程师 Oliver Jackson 说道，该公司是英国领先的氢燃料电池技术开发商。
“我们所熟知的第一个氢燃料电池是由威尔士人 William Grove 于 1838 年开发的，而现代电池则由 Alessandro Volta 于 42 年前发明。这两种技术一直在争夺车辆动力装置的主导地位，直到内燃机被证明使用起来更方便，并在随后的 140 年左右的时间里被淘汰，”Oliver 继续说道。
燃料电池本身的工作原理与电池类似，但它们不会耗尽电量或需要充电，只要提供燃料，它们就会产生电能和热量。该装置由两个电极组成 – 负极（或阳极）和正极（或阴极） – 夹在电解质周围。
燃料（例如氢气）被输送到阳极，空气被输送到阴极。在氢燃料电池中，阳极的催化剂将氢分子分离成质子和电子，它们通过不同的路径到达阴极。电子通过外部电路，产生电流，而质子通过电解质迁移到阴极，在那里它们与氧气和电子结合产生水蒸气和热量。
“这是一个本质上简单的系统，但效率很高，当然也非常环保，可以说只从排气管产生水蒸气，而且不依赖国家电网的电力，”Oliver 继续说道。
“这项技术还可以应用于广泛的用途，例如航空航天工业，最终目标是用电力替代化石燃料驱动的喷气发动机，现在变得越来越现实。这真的非常令人兴奋。”
Intelligent Energy 是拉夫堡大学的衍生公司，于 2001 年成立，该校的第一个燃料电池项目于 1988 年启动。22 年后，在与铃木、空客、波音以及后来的宝马等公司合作后，该公司目前拥有 250 名员工，合作伙伴和客户遍布全球。
图 2.智能能源
“在过去的 35 年左右，这项技术取得了长足的进步。我们与大型跨国公司的合作是这一领域的重大贡献者，这些市场力量正在继续推动事情向前发展。实现净零排放显然是主要考虑因素，同时还要降低成本，但要实现这一目标，需要更轻、更便宜、更高效的燃料电池来帮助实现这些目标——这是我们现在面临的最大挑战。”
“这使得材料测试处于研发的最前沿，因为如果在经过严格而广泛的测试程序后发现更轻或更便宜的材料同样有效，那么这种节省就可以计入利润，从而创造出更具成本效益、更可行的选择。
“我们自己的内部研究团队正在密集使用 Tinius Olsen 设备来测试材料的机械性能、拉伸、压缩和弯曲强度、刚度等。如果我们要获得更轻的更精细的材料，我们需要确保它足够坚固耐用，可以达到预期用途。”
“测试实验室还用于测试其他领域，例如电阻和涂层测试。另一个关键领域是材料的传输特性，例如我们用于气体扩散的碳纸。
“对于所有这些，我们需要施加不同的力来观察这些特性在不同压力下如何变化，等等。”
“还有垫圈和密封件，我们对它们进行了大量测试，并为整个企业的其他部门提供支持，例如机械设计团队，他们需要测试新设计和原型。我们的建模团队、质量和生产团队使用材料特性数据来测试产品的批次差异和缺陷分析。”
图 3.Tinius Olsen 设备用于测试材料的机械性能、拉伸、压缩和弯曲强度、刚度等
“总而言之，我们收到的 Tinius Olsen 设备和支持是我们工作的基础，因此可以说他们处于这些开发的前线，对所用材料和成品充满信心”
“客户对您的产品的信心只能与您一样，因此您进行的测试越多，您就越信任您的工作，您就越愿意为客户提供无忧无虑的服务。如果产品不符合规格，那么显然会被退回，从而导致增加支持以使其按预期工作。因此，我们需要第一次就做好并不断改进，以便客户的表现不断提高。
Intelligent Energy 并没有因净零期限的变化而分心，而是继续快速开发氢燃料电池技术。随着宝马和丰田等主要汽车制造商积极生产自己的氢动力汽车，IE 的工作很可能使这项技术与当前的电池供电选项竞争，甚至取代它们。
无论里希·苏纳克 (Rishi Sunak) 是否于 2035 年宣布这一消息，一切肯定都会全速前进……
如今制造的产品已经超出了其原始设计极限。现代制造业面临着新的挑战，这些挑战源于整个供应链的全球转变——从原材料到最终产品交付——以及运营效率和劳动力动态变化的影响。原材料的物理特性受到严格审查，以确保为正确的应用选择正确的材料，并且材料本身适合当前的工艺
在制造环境的所有因素中保持竞争力是工厂工程师、产品开发专家和首席执行官们共同关注的问题。
概述
本白皮书回顾了高温测试如何确保您能够通过经过验证的材料测试方法自信地将新材料或新采购的材料带入生产环境，这些方法可以验证和鉴定所用材料的完整性。
评估材料在高温条件下的行为和性能对许多行业都至关重要，包括航空航天、能源和汽车。通过研究材料在高温下的性能，研究人员可以确定产品或原材料在不发生降解、变形或丧失结构完整性的情况下能够承受的最高温度。
您将了解：
- 当前高温测试
- 相关行业标准
- 对新材料结构的影响：高温合金增材制造示例
从垃圾到大型州际维修
瓶子和罐子如何改变土木工程项目的面貌以及背后的测试需求。
需要多少吨再生玻璃才能为世界上最繁忙的四车道高速公路之一建造紧急支撑？老实说，我不知道，但我知道有人知道。
Theresa Andrejack Loux 是 AERO Aggregates 的首席技术官，AERO Aggregates 是一家总部位于宾夕法尼亚州的公司，在佛罗里达州设有第二家工厂，加利福尼亚州的另一家工厂将于今年晚些时候投入使用。该公司从回收厂和垃圾填埋场回收空瓶和空罐，将它们变成环保骨料，用于各种土木工程应用。
泡沫玻璃骨料 (FGA) 已在许多项目中用作回填，主要用于下面的土壤柔软且可压缩且无法支撑过多重量的地方，例如费城国际机场的飞机夜间停机坪。
图 1.泡沫玻璃骨料的重量约为普通土壤的六分之一
事实上，它非常有效，以至于它被用来修建费城郊区 I-95 州际公路 Cottman Avenue 出口坡道受损部分，该坡道在今年 6 月因油罐车起火而倒塌。在承包商重建实际桥梁期间，使用了惊人的 215,000 立方英尺 FGA 来支撑临时的六车道高速公路。
“FGA 绝对是这个项目的理想选择，因为它充满了气泡，重量仅为普通土壤的六分之一左右。对于 I-95 来说，这将有助于保护结构下方运行的老化污水管道，因为它们根本无法承受另外 20 英尺传统土壤材料的重量，”Theresa 说。
图 2.Theresa Andrejack 使用 Tinius Olsen 设备和 Horizon 软件测试聚合物
“这是一次可怕的事故，给费城地区的每个人都带来了巨大的不便，所以我们很高兴能够提供帮助，并让事情迅速恢复正常。”
骨料的制造过程从清洁玻璃开始，然后将其磨成粉末，并进行三阶段清洁和过滤程序。然后，工人添加专有的矿物基发泡剂，并在 1,650 华氏度的窑中加热粉末。
材料从窑中出来时看起来像一块长长的灰色蛋糕。冷却后，材料会碎裂成砾石状碎片。
“我们的目标是标准产品的容重不超过每立方英尺 15 磅，相当于每立方米约 240 公斤。我们遵循 ASTM C29 标准进行此类容重测量。”
“我们每天进行的另一项测试是限制抗压强度测试，我们在费城和佛罗里达的工厂都使用 Tinius Olsen 150ST 机器进行测试，加利福尼亚还订购了一台。该公司的经验和投入对于从一开始开发产品就非常宝贵，而作为一家本地公司，更是一大优势。”
“这些抗压测试使用的测试方法是 EN 1097-11，尽管我们已经开始尝试在 ASTM 制定类似的测试标准，但这显然需要一些时间。”
但所有所需的玻璃来自哪里？
“大多数社区确实有某种类型的回收计划。近年来的趋势是，一些社区从他们通过单流计划收集的材料中去除玻璃，但肯定仍有许多计划收集玻璃。”
“我们与工厂当地的回收实体合作，采购我们所需的玻璃产品。我们通常使用价值较低的玻璃，因为它是混合颜色，较小的碎片通常不能用于装瓶操作甚至玻璃纤维厂。我们使用的玻璃产品如果不使用，通常会被填埋”
“当我们的加州工厂今年晚些时候开业时，我们将有能力每年从垃圾填埋场转移超过 5 亿个瓶子。”
对于 Aero Aggregates 来说，这是一段奇妙的旅程，也是材料测试对于任何令人兴奋的新产品的开发至关重要的完美例子。对于 FGA 来说尤其如此，它可以为日常生活带来巨大的变化，Tinius Olsen 期待在未来进一步帮助开发这种材料。
FGA 使用了相当于 650 万个玻璃瓶的材料来建造 I-95 紧急维修的支撑结构…………..
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毫无疑问，制造业需要全面、可靠、可重复和可持续的测试和鉴定，从原材料（钢、合金、聚合物、复合材料等）到最终部件、设备和产品。
公司需要特定材料或设备测试仪的具体内容、方式和原因可能因应用而异，但以经济高效的方式完成此过程的需求不会改变。
概述
本白皮书可帮助您建立适当的框架，以确定适合您自己制造流程的正确自动化材料测试平台。 它还提供了 AMT 在各个行业中的真实示例和结果。
每个制造环境都是独一无二的，虽然一些公司可能已准备好彻底改造其材料测试基础设施，但许多公司可能会寻求更分阶段的方法，在时间和预算允许的情况下自动化现有流程的特定元素。 如今的选项范围从全自动、'设置后就忘掉'系统到半自动化配置，可根据现有需求、可用资源或行业法规灵活实施。
您将学习如何：
- 赋予员工权力
- 最大限度地发挥创新能力
- 提高生产力
- 提高可预测性和可靠性
高温测试验证增材制造的创新
超级合金通常用于极端环境，例如航空航天、工业和发电市场，是一类高性能合金，具有令人印象深刻的机械强度以及高温下的抗热蠕变和耐腐蚀性。 材料科学和工程行业的人员不断开发更高的性能，并寻求这些先进材料的新应用。
尽管使用了几十年，这种材料仍然需要专门的制造技术，并产生大量废料，提高了生产成本。增材制造涉及逐层熔化和熔合金属粉末，它已成为生产复杂几何形状的高温合金部件以及减少生产过程中材料浪费的一种有前途的技术。
也称为 3D 打印，这仍然是一个相对较新、复杂的工艺，需要更深入地了解使用这种增材方法生产的材料的性能和耐用性。 （图1）
图 1：3D 打印高温合金的生产仍然是一个不断增长的领域，但高温测试可以消除质量和可靠性方面的一些未知因素。
图 2：当今的高温测试环境是一个完整的系统，由框架、腔室、传感器、样品架和帮助管理和分析系统数据的软件组成。
负责生产高温合金的人员已经寻找新方法来进一步推进高温合金的增材制造，并提高高温合金部件在极端环境下的性能和可靠性。回答围绕这些增材制造高温合金的机械行为的问题是使这种现代制造材料超越怀疑并在高性能应用中发挥关键作用的关键一步。 高温机械测试一直在需要承受极端条件的新材料的开发中发挥着关键作用，基于添加剂的高温合金也不例外。通过使材料承受高温和机械应力，研究人员已经能够确定不同材料的优点和缺点，这使他们能够开发新材料并确定更适合特定应用的材料。 高温机械测试在超级合金的增材制造中发挥着特别重要的作用，它使研究人员能够通过模拟现实应用中经常出现的高温、高压环境来研究这些材料的行为。 （图2）
为什么要进行高温测试？
对不同条件下材料的微观结构和变形行为的深入了解可以帮助识别材料中潜在的弱点或失效模式，并为改进制造工艺或材料设计的开发提供信息。适当的高温测试可以回答重要问题，从而在使用增材制造技术生产的高温合金的应用中提供更好的性能和效率：
- 不同的热处理对增材制造高温合金的机械性能有何影响？
- 不同的合金成分在这些极端温度和应力下表现如何？
- 这些材料有哪些优点和缺点以及每种材料如何在特定应用中使用？
- 通过获得更准确、可重复的数据，可以对极端条件下材料的行为做出哪些改进的预测？
测试当今的高温合金
现代高架机械测试方法利用先进的仪器和控制技术，例如高温炉和专门的测试框架和软件配置，能够对测试样本施加精确的载荷、应变和温度。
这些更先进的测试设备和技术的发展显着提高了准确性和可重复性，从而更精确地了解极端条件下的材料行为。这使得人们对材料行为有了更多的了解，研究人员对材料行为的基本物理学有了深入的了解。最终，具有改进性能的新材料和新的生产技术可以放心地推向市场。
测试标准在高温合金测试中也发挥着关键作用，因此重要的是要注意高温测试中使用的一些更常见的标准。其中包括 ASTM E21、ASTM E139、ASTM E145、ASTM E220、ASTM E1457 和 ISO 6892-2，所有这些都定义了测试参数、测量和结果，以精确表征材料的响应，以确定其强度、性能并确保质量防止使用失败，并就特定应用使用哪种材料做出明智的决定。
随着材料科学和技术的新发展，高架机械测试不断发展和改进。这种材料测试方法有助于提高许多关键系统的安全性和可靠性，例如飞机发动机和核电站。通过了解材料在极端条件下的表现，工程师可以设计出能够更好地承受这些条件的系统，而不会出现故障或对人类或环境造成伤害。当使用新的创新材料（例如增材制造的高温合金）时，对工艺的信心与对材料的信心同样重要。
环保型铝复合板制造不可或缺的一部分
中东领先的铝复合板制造商也正在实现其实现可持续商业生态系统的目标，并受益于 Tinius Olsen 设备的投入和持续支持。
RMK Industries 为全球 25 多个国家/地区提供产品。他们的主要据点是中东、亚洲和非洲市场，并受到国际知名承包商、顾问和建筑师的信任。他们与香格里拉酒店、可口可乐、Emaar 和迪拜道路和交通管理局等国际公司和政府组织合作开展项目。
图 1 木材样品的弯曲/屈曲试验装置
“RMK Industries 成立于 40 多年前，最初专注于建筑立面产品的贸易。多年来，我们转型为高品质建筑产品的制造，现在我们很自豪能成为中东地区领先的铝复合板和预涂铝卷制造商之一，”质量控制经理 Charmaine Timario 说道
“我们的铝复合板采用最优质的原材料和最新的技术配制而成，从而生产出符合或超过行业基准标准的优质产品，确保符合最严格的国际标准，如 ASTM、NFPA、USGBC 的 LEED、EN 和 ISO。”
铝复合板是轻质覆层板，用作外部建筑立面和饰板，以提高建筑的美观度和耐候性。平板由两块薄铝板组成，粘合到改性矿物填充阻燃芯上，如果正确指定、安装并经过官方认证，符合规范、法规和消防安全法规，则具有多种优点，包括坚固耐用、重量轻、耐候性高，并且具有成本效益、易于安装和维护成本低等优点。
图 2 使用 25kN 万能试验机准备测试，楔形夹具夹紧测试样品
“在 RMK 的整个产品组合中，我们通过不断改进生产流程、高度重视质量控制以及在所有制造流程中创造绿色足迹来投资于产品质量，”Charmaine 继续说道。
“自我们进入制造业以来，实现可持续的生态系统一直是我们的核心目标，我们已经并将继续采取必要措施来实现这一目标。我们的设施由可再生能源提供动力，例如太阳能电池板和水再利用系统。我们还提倡使用电动汽车，在我们的设施中安装了电动汽车充电站。我们在整个制造过程中都采用了可持续的方法。我们通过在我们创新的卷材涂层生产线中安装溶剂回收系统来实现这一点，确保在生产过程中重复使用任何浪费。”
图3 胶粘剂材料180°剥离强度试验
“我们的铝卷涂层生产线使用无铬化学品和无铅涂料，我们是该地区首批配备蓄热式热氧化器 (RTO) 的公司之一，该设备可在卷材涂层过程中中和 99% 以上的空气污染物，帮助我们最大限度地减少对环境的影响。我们的产品 100% 可回收，并通过了 LEED 认证，可为 LEED 项目贡献高达 30 分。”
“我们的绿色计划将帮助我们对地球产生积极而深远的影响，预计清洁能源发电量将超过 19,000 MWh，并可避免超过 8000 吨的碳排放。”
考虑到这一点和生产，公司确保每件产品都符合所有公认的国际标准，RMK 运营自己的内部测试实验室，在整个制造过程中进行各种测试。
“我们使用 Tinius Olsen 25ST 对我们的产品进行了大量机械性能测试，例如 180 度剥离强度测试、滚筒剥离强度、拉伸强度、冲压剪切强度、弯曲强度以及其他各种测试。”
图 4 180°剥离强度测试正在进行中
“购买 25ST 一年后，事实证明它在满足我们的材料测试要求方面表现出色。它帮助我们确保我们的产品符合最高标准。”
“我们之所以选择 Tinius Olsen 设备，是因为它在材料测试领域具有悠久的历史、可靠性和易用性。有了 Tinius Olsen，我们可以确保我们的产品符合最高质量标准，帮助我们为客户提供最好的产品。我们也对技术支持团队感到满意，他们不时到现场和场外拜访我们。”
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许多现代创新都可以追溯到对我们周围自然世界的适应，但将自然界的原理应用到现实世界中并不完全是一回事。维可牢尼龙搭扣来自植物的毛刺，风力涡轮机基于鲸鱼鳍，夜间帮助我们导航的道路反射镜可以追溯到猫眼的反射特性。
图 1太阳甲虫
最近，工程师们将注意力转向了太阳甲虫（Pachnoda marginata）独特的钟形翅膀结构。由于其有两个可区分的层——钟形的上层和几乎笔直的下层——翅膀在拉伸和向上弯曲时很坚硬，但在压缩和向下弯曲时很灵活。（图 1）
这一关于甲虫后翅膜在飞行过程中如何变形的发现，使伦敦南岸大学工程学院能够开发出一种单向铰链设计，该设计在相当大的尺寸范围内具有仿生适用性。仿生材料是复制自然生物物体的合成材料。由于它们是人造的，这些材料设计需要测试。
新型铰链设计起飞
受昆虫启发的铰链概念正在许多行业中进行探索，包括可以轻松组装和拆卸的模块化设计、自适应无气轮胎的设计以及泊松比为零的超材料，其中材料的压缩行为由接头控制，因为材料不会因轴向应变而横向变形。
该大学工程学院机械工程与设计讲师 Hamed Rajabi 解释说：“通过在计算模型中系统地改变其设计参数，我们表明双层膜铰链的特性可以在很宽的范围内进行调整。这使我们能够开发出广阔的设计空间，我们后来将其用于模型选择。”
“我们在三个不同的应用中使用了选定的模型，这证明了双层铰链是一种简单而有效的设计策略，可以使用单一材料控制结构的机械响应，而无需额外的质量。”（图 2）
图 2 基于模型的设计表明，双层膜铰链特性可在广泛范围内进行调整，以便在广泛的设计空间中进行应用开发
工程新材料
为了确保这些基于模型的各种场景具有实际适用性，Rajabi 采用了配备 Tinius Olsen 500N 称重传感器的万能试验机 (UTM)，不仅可以执行所需的拉伸和压缩测试，还可以与 Hamed 及其团队开发的定制设置结合使用。
坚固的 1ST 配备各种不同容量的称重传感器，可提供精确的施加负载测量，专为材料和组件的拉伸、压缩、弯曲和剪切强度测试而设计。它可以处理从最小的测试样本到满负荷机器的场景。
“Tinius Olsen 对这个项目的支持令人难以置信。在选择正确的测试机、称重传感器和配件方面提供的全面帮助和支持非常宝贵。他们的支持人员随时可以回答我们的任何问题，全天指导 1ST 和 Horizon 软件特别有帮助，并开发了我们需要的所有测试协议。如果没有公司的投入，我们肯定不会取得这项研究的成果，”Rajabi 指出。
对于模块化设计，双层膜铰链进行了三点弯曲测试，并在两个相反方向上以 1 毫米/秒的恒定速度受到 10 毫米的位移。
无气轮胎和超材料都进行了压缩测试，无气轮胎设计在两个平板之间以 1 毫米/秒的恒定速度受到 20 毫米的位移，而超材料在两个平板之间以 1 毫米/秒的增量位移受到最大约 500N 的力。（图 3）。
图 3事实证明，设计的材料测试对于确保工程概念的安全性、可靠性和有效性至关重要
适当的测试场景
压缩测试测量材料在承受压缩载荷时的基本变量，包括应力、应变和变形，以帮助确定该材料的行为或响应。目标是确定材料是否适用于特定应用，或者在特定应力下是否会失效。
拉伸强度是材料断裂或永久变形时的应力，在测试结构应用或机械设计中使用的材料时很常见。通常，夹紧的样品会受到恒定速率的拉伸载荷，使其拉伸并最终断裂。
在设计将要推向市场的新材料时，这些是确保可靠性和安全性以及提高成本效率的关键参数。了解初始新概念的预期结果将有助于工程师进一步进行产品开发和技术创新。
Rajabi 解释说：“这种生物单向铰链为设计和开发工程结构提供了生物识别灵感，这些结构对施加在不同方向上的相等力表现出不对称响应。这尤其有趣，因为双层膜提供了一种简单、廉价的方法来制造单向铰链，而不会增加质量。”
但这个鼓舞人心的概念能在现实世界中实现吗？使用 Tinius Olsen 材料测试系统获得的数据和见解不仅可以帮助工程师了解新设计材料的局限性，还可以帮助他们了解新设计材料的可能性。结果使新创新得以进一步应用，例如铰链甲虫翼的情况。
“在这个特定例子中，铰链是双层膜类型，它依赖于可逆薄板屈曲。通过真实规模的计算模拟和放大的物理建模，证实了这种双层膜可以充当单向铰链。”
材料测试加强创新
我们的现代世界依靠通过创新实现的工程技术运行，但长期以来，人们一直依靠材料测试来实现这些概念。实现超越假设的设计进步需要可靠的分析和经过验证的测试方法，以确保产品的可靠性、消费者安全和长期收益。
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