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破壞性試驗

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破壞性試驗destructive testing,或稱破壞性物理分析destructive physical analysisDPA),是對試樣施加載荷直至其失效,以便理解試樣在不同載荷下的性能或材料的行為。與無損檢測相比,此類試驗通常更易實施、能提供更多信息且更易解釋。

應用

破壞性試驗最適合且經濟用於將要大量生產的物品,因為摧毀少量試樣的成本可以忽略不計。對於僅生產一件或極少數件(例如某座建築)的情況,破壞性試驗通常不划算。

破壞失效模式的分析與記錄

破壞失效模式的分析與記錄常通過高速攝影機連續錄像(循環錄製)直到檢測到失效為止來完成。失效的檢測可用聲音探測器或應力/應變傳感器觸發高速攝像機的錄製。這些高速攝像機具備先進的錄製模式,能夠捕捉幾乎任意類型的破壞性失效。[1]失效發生後,高速攝像機會停止錄製。所捕獲的影像可用慢動作回放,逐幀顯示破壞事件發生前、中、後的精確過程。

方法和技術

大型結構測試

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一座六層非延性混凝土建築的振動台視頻快照

建築結構或大型非建築結構(如水壩與橋樑)很少進行破壞性試驗,因為僅為摧毀而建造一座建築或其縮尺模型成本過高。

地震工程需要準確了解結構在地震時的表現。對擬建於地震帶的結構更常進行破壞性試驗。此類試驗有時稱為「碰撞試驗」(crash test),用於驗證新建築的設計抗震性能或現有建築的實際抗震表現。試驗通常在稱為地震振動台英語Earthquake shaking table的平台上進行,該平台模擬地震的振動方式。試驗結果常包括相應的振動台視頻。

對地震中結構的試驗越來越多地通過專用的有限元軟件對結構進行建模來完成。

軟件測試

破壞性軟件測試是一種軟件測試方法,旨在使軟件以不可控的方式失效,以測試其穩健性並幫助確定軟件在何種範圍內能穩定可靠地運行。

汽車測試

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道奇Dart的斜前方碰撞測試

汽車既由製造商也由各種機構進行碰撞測試。個別製造商還會通過超聲檢測等方法對樣車進行抽樣測試,以驗證生產線旁的無損檢測結果。

飛機測試

客機與軍用飛機也進行了大量破壞性試驗,由飛機製造商及諸如美國太空總署等組織執行。2012年波音727墜毀實驗探索頻道進行並拍攝。現行標準程序是對新飛機的最初幾架生產樣機進行破壞性試驗,通過加載各組件直至失效來檢驗其性能。1951年的電影《天空無路英語No Highway in the Sky[2](主演詹姆斯·史都華瑪琳·黛德麗)講述了一位古怪工程師在極大懷疑聲中率先開展對完整部件進行破壞性試驗的研究。

材料測試和工藝

材料成形後,可採用多種方法測量其強度、延展性、耐久性及其他重要性能。其中一些測試方法在工程中常用於判斷材料是否適合某項目,或是否需考慮替代材料。

材料測試可包括拉伸試驗以評估彈性以及材料在變形後恢復形狀的能力。這有助判斷材料在遭受變形後能否在重大損傷前回到原狀。此外,這些試驗還評估材料在斷裂前能承受多大嚴苛條件,從而提供其整體強度與硬度的信息。

材料測試亦可利用電流來評估不同金屬的導電性、耐過熱性以及在電應力下的耐久性。這類信息對於確定用於電力杆塔與電力系統的材料是否合適至關重要,並能保障效率與作業人員安全。

參見

參考

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