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力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

來源:英斯特朗(上海)試驗設(shè)備貿(mào)易有限公司(美國instron)   2024年08月15日 11:28  

在數(shù)學(xué)的世界里

幾何學(xué)以其圖形美感著稱

從點、線、面到平面圖形,再到立體圖形

豐富的元素平凡卻又奇妙

它們共同組合在一起

總能變幻出層出不窮的美麗


幾何學(xué)與古希臘建筑(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))




當(dāng)幾何與材料力學(xué)測試相遇
會碰撞出怎樣的火花?


點動成線,線動成面。有一種線條角度是180°,也有一種線條角度是270°,他們有一個共同的名字:漸開線


什么是漸開線?在平面上,一條動直線(發(fā)生線)沿著一個固定的圓(基圓)作滾動的過程中,此直線上任意一點的軌跡,稱為此基圓的一條漸開線。


力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))


看似簡單的幾何圖形,卻在機械設(shè)備中發(fā)揮著重要的作用。


傳統(tǒng)的平推或楔形結(jié)構(gòu)拉伸夾具在測試高強度線材時,普遍存在由于夾口應(yīng)力高度集中導(dǎo)致線材斷裂在夾口位置或打滑導(dǎo)致測試無效的痛點。


力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

Instron 繩線夾具設(shè)計圖


早在1968年,Instron 設(shè)計工程師就將幾何圖形融入產(chǎn)品設(shè)計,分別在 1kN/2kN 和 5kN/10kN 的繩線夾具上巧妙地設(shè)計了一種可以提供 180° 和 270° 的夾持轉(zhuǎn)角的漸開弧線,利用漸開線的特殊曲面阻力平滑過渡和摩檫力逐步分散夾持應(yīng)力,有效解決了尤其是特種纖維、簾線、繩帶等拉伸測試過程中打滑以及斷裂在夾口位置的問題,被眾多標(biāo)準(zhǔn)引用示意并被行業(yè)認(rèn)可。


力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

180°繩線夾具

力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

270°繩線夾具


那么生活中有哪些我們所接觸到的物品會用到如此富有設(shè)計感的夾具呢?


01

簾子線用于輪胎、運輸帶、傳動帶等橡膠制品的骨架,使其能夠承受巨大的壓力、沖擊負(fù)荷和強烈震動。需通過力學(xué)測試,以幫助評估簾子線的性能,確保其在輪胎等應(yīng)用中具備足夠的強度和耐久性。

力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

鋼簾線主要用于轎車輪胎、卡車輪胎、工程機械車輪胎和飛機輪胎等橡膠制品的骨架材料,以提高輪胎的強度和耐久性。因此拉伸測試十分必要。

力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

高強度纖維材料,如聚乙烯纖維 (Dyneema) 或芳綸纖維 (Kevlar)。這些材料具有出色的抗拉特性,能夠在受力時保持強度,為防dan提供可靠的外圍防護。


02
03

血管內(nèi)導(dǎo)管是用于診斷或在血管系統(tǒng)內(nèi)提供治療的設(shè)備。導(dǎo)管本身及導(dǎo)管各段連接處需要進行峰值拉力測試。

力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

手術(shù)縫合線的強度必須足以將活體組織固定在一起,且在足夠長的時間內(nèi)保持抗拉強度穩(wěn)定,以便身體愈合,因此必須要經(jīng)過嚴(yán)格的拉伸測試。

力學(xué)測試中的幾何美學(xué)

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))


04

力往往象征著剛毅與力量,幾何則是柔美與智慧的代表。Instron 集大成于一身,巧妙利用幾何之美,讓原本就理性和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧W(xué)測試,更添一份多彩與魅力。


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