什么是机械测试，为什么它在整个产品生命周期中很重要?

由:应用销售工程师/高级冶金工程师

Barry Ward工学学士(荣誉)，曾，MIMMM，技术总监

机械测试是任何设计和制造过程的标准和基本部分。无论是表征材料的特性还是为最终产品提供验证，确保安全性是所有机械测试的首要任务。测试在确保设计具有成本效益以及技术进步和优势方面也发挥着至关重要的作用。

测试要求的来源

所要求的测试方法在零件的图纸上有明确的规定，这意味着测试责任落在与该零件签订合同的制造商身上。

测试要求并不总是由管理机构设定的;有经验的设计和制造团队也理解测试的价值，以验证模型，做出改进，并提高零件的整体质量。当面对测试的成本和时间影响时，这个过程似乎是昂贵的。然而，当涉及到降低成本时，它是一个很好的开始，因为在服务中的部件有更高的成本和时间影响时，意外的故障。

常见的测试类型

该过程开始于对图纸或零件规范的审查，以确定适当的测试方法，其中可以包括:

模型生成和验证

当涉及到简化设计过程时，组件和组件的实体建模，以及有限元分析(FEA)，是工程师的优秀工具。爱游戏全站客户端通常，机械测试的目的是生成FEA程序所需的数据，以生成初始组件模型。尽管如此，有限元模型并不能保证准确的结果，所以最实用的方法是:

1. 根据材料测试数据开发一个可靠的模型
2. 执行有限元分析以确定理论应力水平和位置
3. 使用产品认证测试或材料测试(首件检验)来验证FEA模型。

由于力学测试提供了经验数据，它可以用来回到当时并完善有限元模型。一旦完成了这个步骤，在模型中进行设计修改就会变得更加容易和可靠，而不会增加大量原型和测试迭代的时间和成本。

拉伸试验

原材料批次易变，所以拉伸试验确保其满足最小强度和延展性要求。虽然材料供应商有能力处理这些测试，但他们建议使用第三方实验室测试作为独立和额外的确认。确认原材料在可接受范围内是防止未来问题的最简单和最具成本效益的保证之一。

化学分析

化学分析对于材料和产品制造商来说也是必不可少的，因为它确定了制造和产品开发中使用的材料的内容和质量。在产品开发过程的早期阶段，验证材料以避免任何在使用中的故障是至关重要的。

硬度

生产后需要进行硬度测试，也需要进行热处理以验证一致性。像拉力测试一样，这是一种快速、廉价的测试选择，通常不需要对最后的部分进行破坏性测试。

疲劳测试

在大多数应用中，目标疲劳测试是开发一个疲劳强度曲线，以表征材料在波动应力水平下抵抗循环加载的能力，或建立构件寿命中不会经历疲劳的工作条件。一旦建立了这条曲线，结果将与零件设计标准进行比较，以确保材料将使组件能够满足其预期寿命。

由于缺口和孔等复杂的尺寸特征，最终零件的几何形状使得应用原材料疲劳数据具有挑战性。当出现这种情况时，建议对最后的部分进行疲劳试验。在前面讨论的方法之外更进一步，这可能需要更复杂的测试设置，并包括一些生产部件的销毁。这种方法的好处是，不仅可以生成疲劳强度曲线，而且可以确定失效模式。这些知识对于设计改进和维护计划是有价值的。

疲劳断裂力学

疲劳和断裂力学提供有关材料抗缺陷能力及其对强度的影响的数据。在制定维护计划和预测部件的使用寿命时，疲劳和断裂力学测试是一种非常流行的工具。有些机器部件在使用寿命中不可避免地会出现裂纹。更换零件太贵了，而且在很多情况下完全没有必要;关键是要确定缺陷的严重程度，并识别出它何时越过界线成为一个关键问题。

疲劳和断裂力学由许多不同的静态和动态测试组成，这些测试表征了材料在裂纹产生后的抗裂纹扩展和断裂韧性。了解材料在这样的条件下会发生怎样的反应，使工程师能够估计元件的寿命。这意味着，在某些情况下，昂贵的维修可以推迟到一个方便的时间安排工作。了解哪些材料具有更高的断裂韧性，可以改善设计，延长组件寿命。

应力断裂和蠕变试验

应力破坏在整个产品生命周期中也是必不可少的。它为工程师提供了关键信息，使他们能够通过洞察长期应力对材料和产品的影响来防止故障。

测试值得投资吗?

由于产品测试经常涉及专门的测试设备、定制的夹具、熟练的测试工程师，以及用于测试的额外产品和材料，因此需要组织的投资。考虑到当今竞争激烈的市场，当预算在项目开始时就已经被压缩时，这种投资可能很难证明是合理的。然而，不能低估执行适当测试的失败可能会产生毁灭性的后果，其成本可能远远超过测试本身。

在这里，我们来看看如果组织决定放弃测试，他们面临的一些实际成本:

内部审计

避免测试的第一个也是成本最低的后果是通过内部审计或质量检查在内部发现不符合项。这不是最坏的情况，因为产品还没有离开场所，这意味着损害是有限的。这种情况可以通过分离受影响的产品、评估一致性以及(如果需要的话)进行必要的返工来缓解。

审计失败

被审计发现是避免测试要求的一个更严重的后果。在此阶段发现的任何错误都可以纠正，因为受影响的产品可以被召回和评估，并对产品进行返工和维修，以便重新放行。然而，除了时间和成本影响外，组织还可能失去客户的信任和潜在的有价值的合同。

增加的成本

如果缺乏精确的模型，产品和组件往往会被过度设计，使它们更加昂贵。使用适当的模型并基于经验测试数据设计组件，可以减少创建组件的前置时间。

产品失败

不测试的最昂贵的后果是灾难性的产品失败。这样做的结果可能是毁灭性的，从产品损坏到生命损失不等，而且后果是永久性的，因为组织可能会受到法律起诉。

请放心，由于彻底的质量检查，产品故障很少发生。然而，这对质量工程师来说并不是什么好消息，因为他们的职责是在项目和产品生命周期的每个阶段确保绝对的产品一致性。通过提供强大的内部检测能力并与认可的实验室合作，组织可以帮助确保每一步的连续性和质量。

努力工作以防止未来的失败

如果产品在测试阶段或在服务中出现故障，故障分析是产品开发和系统改进的一个关键方面，它有助于我们从过去吸取教训，并有助于防止未来的故障。

失效分析是一种多方面的、整体的方法，用来确定一种材料或产品是如何以及为什么失效的。任何调查的初始阶段都包括对故障周围环境和任何相关背景信息的深入发现阶段，包括环境因素、应用类型、使用寿命和相关的设计信息。爱游戏全站客户端元件的失效分析人员然后应用各种各样的分析方法和工具来检查失效部件。

根据失效分析过程的发现，Element专家提供建议，并与客户密切合作，为各种产品和材料找到问题的爱游戏全站客户端解决方案。我们的材料专业知识和我们对服务环境对材料或产品的影响的知识的结合，使我们能够快速交付全面的结果。

虽然识别任何故障的根本原因和相关责任是首要目标，但其附加价值在于防止未来发生故障。

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