柔性材料双轴拉伸疲劳试验研究

柔性材料的双轴拉伸疲劳试验，是一种模拟材料在复杂服役环境下（如反复双向受力）力学行为的测试方法，广泛应用于柔性电子、生物材料、水凝胶、橡胶等领域。以下是该试验的关键要点总结：

✅ 试验目的

- 模拟材料在双向拉伸状态下经受循环载荷的疲劳性能；

- 获取疲劳寿命、裂纹扩展行为、应力-应变响应等关键数据；

- 研究材料在多轴应力状态下的失效机制。

✅ 试验设备

目前主流设备为电磁式或电液伺服驱动的双轴疲劳试验机，具备以下特点：

✅ 试验方法

- 试样形状：十字形或方形薄膜样品，中心区域为测试区；

- 加载方式：

- 双轴比例加载（同频同相）；

- 双轴非比例加载（有相位差），模拟更复杂工况；

- 测试模式：

- 恒定幅值循环拉伸；

- 渐进加载至疲劳破坏；

- 可结合环境控制（温度、湿度、水浴等）；

- 数据采集：应力、应变、循环次数、裂纹扩展图像等。

✅ 适用标准（参考）

虽然柔性材料双轴疲劳试验尚无统一国际标准，但可参考以下标准进行方法设计：

✅ 技术挑战

- 夹持困难：柔性材料易滑脱或夹断，需专用夹具（如橡胶平板夹具、鱼钩夹具）；

- 同步性要求高：双轴加载需保证同步性和对称性，避免偏载；

- 应变测量难：传统接触式引伸计不适用，需采用视频引伸计或DIC数字图像相关法；

- 动态响应差：丝杠式设备不适合高频疲劳，推荐采用电磁直线电机驱动。

✅ 应用案例

- 柔性电子材料：评估导电薄膜在反复弯曲拉伸下的疲劳寿命；

- 水凝胶/生物材料：模拟体内环境下的力学行为，研究其耐久性；

- 橡胶/弹性体：分析裂纹扩展路径与疲劳寿命之间的关系。

✅ 总结

柔性材料的双轴拉伸疲劳试验是一项复杂但关键的测试技术，需结合高精度设备、合理试样设计和先进测量手段。推荐使用如 IPBF-5 或 IPBF-300 等专用设备，配合视频引伸计和环境控制系统，参考 T/CSTM 00831-2023 等标准开展试验，以获得可靠的疲劳性能数据。