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Engineering

मध्यवर्ती विकृति दर सामग्री डिजिटल छवि सहसंबंध के साथ लक्षण वर्णन

Published: March 1, 2019 doi: 10.3791/59168
Automatic Translation
1, 1, 1
1Aerospace Research Centre, National Research Council Canada

Summary

यहां हम एक उच्च गति इमदादी हाइड्रोलिक लोड फ्रेम का उपयोग मध्यवर्ती तनाव दरों पर तन्य नमूनों की गतिशील लक्षण वर्णन के लिए एक पद्धति प्रस्तुत करते हैं । तनाव गेज इंस्ट्रूमेंटेशन और विश्लेषण के लिए प्रक्रियाएं, साथ ही नमूनों पर डिजिटल छवि सहसंबंध तनाव मापन के लिए भी परिभाषित किए जाते हैं ।

Abstract

गतिशील लोड के तहत एक सामग्री की यांत्रिक प्रतिक्रिया आमतौर पर स्थैतिक परिस्थितियों में अपने व्यवहार से अलग है; इसलिए, सामग्री लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल आम quasistatic उपकरण और प्रक्रियाओं गतिशील भार के तहत सामग्री के लिए लागू नहीं हैं । एक सामग्री की गतिशील प्रतिक्रिया इसके विरूपण दर पर निर्भर करता है और मोटे तौर पर उच्च में वर्गीकृत है (यानी, 200 से अधिक/एस), मध्यवर्ती (यानी, 10 − 200/एस) और कम तनाव दर शासनों (यानी, 10/ इन सरकारों में से प्रत्येक के लिए विशिष्ट सुविधाओं और परीक्षण प्रोटोकॉल के लिए कॉल के लिए अधिग्रहीत डेटा की विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं । उच्च गति इमदादी-हाइड्रोलिक सुविधाओं और सत्यापित परीक्षण प्रोटोकॉल के लिए सीमित पहुँच के कारण, वहाँ मध्यवर्ती तनाव दर पर परिणामों में एक उल्लेखनीय अंतर है. वर्तमान पांडुलिपि इन मध्यवर्ती तनाव दरों पर विभिंन सामग्रियों के लक्षण वर्णन के लिए एक मांय प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है । तनाव गेज इंस्ट्रूमेंटेशन और डिजिटल छवि सहसंबंध प्रोटोकॉल भी हर एक परीक्षण से विस्तृत डेटा के अत्यंत स्तर को निकालने के लिए मानार्थ मॉड्यूल के रूप में शामिल हैं । कच्चे डेटा के उदाहरण, सामग्री और परीक्षण setups की एक किस्म से प्राप्त (उदाहरण के लिए, तन्य और कतरें) प्रस्तुत किया है और विश्लेषण प्रक्रिया आउटपुट डेटा को संसाधित करने के लिए प्रयोग किया जाता है वर्णित है । अंत में, वर्तमान प्रोटोकॉल का उपयोग कर गतिशील लक्षण वर्णन की चुनौतियों, सुविधा और संभावित समस्याओं पर काबू पाने के तरीकों की सीमाओं के साथ चर्चा कर रहे हैं ।

Introduction

अधिकांश सामग्री उनके यांत्रिक व्यवहार में तनाव दर निर्भरता के कुछ डिग्री का प्रदर्शन1 और, इसलिए, यांत्रिक परीक्षण केवल quasistatic तनाव दरों पर किए गए गतिशील के लिए सामग्री गुण निर्धारित करने के लिए उपयुक्त नहीं है अनुप्रयोगों. सामग्री की तनाव दर निर्भरता आम तौर पर यांत्रिक परीक्षण प्रणालियों के पांच प्रकार का उपयोग कर जांच की है: पारंपरिक पेंच ड्राइव लोड फ्रेम, इमदादी-हाइड्रोलिक सिस्टम, उच्च दर इमदादी-हाइड्रोलिक सिस्टम, प्रभाव परीक्षकों, और hopkinson बार सिस्टम 1. भाजित hopkinson सलाखों पिछले ५० वर्षों के लिए सामग्री के गतिशील लक्षण वर्णन के लिए एक आम सुविधा गया है2। वहां भी है hopkinson सलाखों को संशोधित करने के लिए मध्यवर्ती और कम तनाव दरों पर परीक्षण के प्रयास किए गए हैं । हालांकि, इन सुविधाओं को आम तौर पर उच्च तनाव की दर के लिए अधिक उपयुक्त है सामग्री की विशेषताएं (यानी, आमतौर पर 200 से अधिक/ इसमें विकृति दर पर साहित्य में अंतर है, 10 − 200/s की सीमा में मध्यवर्ती तनाव दरों पर सामग्री संपत्तियों की विशेषता (यानी, विभाजित हॉपकिंसन बारों से प्राप्त quasistatic और उच्च तनाव दर परिणामों के बीच3), जो कि कारण है सुविधाओं के लिए सीमित उपयोग और मध्यवर्ती तनाव दर सामग्री परीक्षण की विश्वसनीय प्रक्रियाओं की कमी ।

एक उच्च गति इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम एक स्थिर और पूर्वनिर्धारित वेग पर नमूना करने के लिए लोड लागू होता है. इन लोड फ्रेम एक सुस्त अनुकूलक, जो तन्यता परीक्षणों में से लाभ, crosshead लोडिंग शुरू होने से पहले वांछित वेग तक पहुँचने के लिए अनुमति देता है. सुस्त अनुकूलक सिर लक्ष्य वेग तक पहुँचने के लिए एक निश्चित दूरी (जैसे, ०.१ मीटर) यात्रा करने के लिए अनुमति देता है और फिर नमूना करने के लिए लोड लागू करने के लिए शुरू होता है । उच्च गति इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम आम तौर पर विस्थापन नियंत्रण मोड के तहत परीक्षण करने और लगातार इंजीनियरिंग तनाव की दर3का उत्पादन करने के लिए एक स्थिर actuator वेग बनाए रखने ।

नमूना बढ़ाव मापने के लिए तकनीक आम तौर पर या तो संपर्क या noncontact तकनीकों4के रूप में वर्गीकृत कर रहे हैं । संपर्क तकनीकों में इस तरह के क्लिप-ऑन एक्सटेंसोमीटर के रूप में उपकरणों का उपयोग शामिल है, जबकि लेजर एक्सटेंसोमीटर noncontact मापन के लिए नियोजित कर रहे हैं । चूंकि संपर्क एक्सोमीटर जड़त्व प्रभावों से ग्रस्त हैं, वे गतिशील परीक्षणों के लिए उपयुक्त नहीं हैं; noncontact एक्सटेंसोमीटर इस समस्या से ग्रस्त नहीं हैं ।

डिजिटल छवि सहसंबंध (DIC) एक ऑप्टिकल, गैर संपर्क, पूर्ण क्षेत्र तनाव मापन तकनीक है, जो तनाव को मापने के लिए गेज तनाव के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण है/और चुनौतियों में से कुछ पर काबू पाने (जैसे, बज घटना) के साथ जुड़े गतिशील सामग्री लक्षण वर्णन5. प्रतिरोध तनाव गेज सीमाओं से इस तरह के माप के एक सीमित क्षेत्र, बढ़ाव की एक सीमित सीमा के रूप में, और सीमित बढ़ते तरीकों से पीड़ित कर सकते हैं, डीआईसी हमेशा के दौरान नमूना सतह से एक पूर्ण क्षेत्र तनाव माप प्रदान करने में सक्षम है, जबकि प्रयोग.

प्रस्तुत प्रक्रिया डीआईसी के साथ एक उच्च गति इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम के उपयोग का वर्णन करता है और प्रयोगात्मक प्रक्रिया के विवरण को स्पष्ट करने के लिए हाल ही में विकसित मानक दिशानिर्देश6 के लिए एक पूरक दस्तावेज के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है । इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम पर अनुभाग परीक्षण setups की एक किस्म के लिए पीछा किया जा सकता है (जैसे, तन्य, compressive, और कतरें) और यहां तक कि आम quasistatic लोड फ्रेम के साथ के रूप में अच्छी तरह से, और, इसलिए, सुविधाओं की एक विशाल रेंज शामिल हैं । इसके अलावा, डीआइसी अनुभाग मामूली संशोधनों के साथ, यांत्रिक या थर्मल परीक्षणों के किसी भी प्रकार के लिए अलग से लागू किया जा सकता है.

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Protocol

1. नमूना तैयारी

  1. पहले से आईएसओ मानक6 के अनुसार कुत्ते की हड्डी के आकार का तंयता नमूनों को तैयार करें ।
    नोट: इसी तरह के नमूनों का भी4प्रयोग किया जाता है.
  2. टैब अनुभाग (लोड मापन के लिए अनिवार्य) पर और गेज खंड पर तनाव गेज स्थापित करें (तनाव मापन के लिए वैकल्पिक) तन्य नमूना ।
    1. आकार, अधिकतम विस्तार, परीक्षण तापमान, विद्युत प्रतिरोध, आदि4के आधार पर तनाव गेज के उचित मॉडल का चयन करें ।
    2. किसी भी संदूषण को हटाने और उचित स्थान पर तनाव गेज स्थापित करने के लिए isopropanol के साथ नमूना की सतह को साफ करें । टैब अनुभाग के बराबर या अधिक मनोरंजक अनुभाग से टैब अनुभाग की चौड़ाई से अधिक और गेज अनुभाग नाममात्र मूल्य (यानी कोई तनाव एकाग्रता) के एक समान तनाव प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए, अन्यथा संख्यात्मक विश्लेषण पर स्थापित करें तनाव गेज के स्थान पर दबाव मूल्य की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक.
    3. तनाव गेज तारों को व्हीटस्टोन ब्रिज बॉक्स से कनेक्ट करें । यदि बाहरी तारों के लिए कनेक्शन माउंट करने के लिए आवश्यक एक वायर कनेक्शन टैब का उपयोग करें ।
    4. एक सरल लोडिंग और सीमा शर्तों के साथ तनाव गेज पढ़ने की जांच करें । नमूना के लिए एक ज्ञात लोड लागू करें (उदाहरण के लिए एक ज्ञात द्रव्यमान के नमूने से लटका) और तनाव readouts की जांच करें ।
  3. इस प्रकार के रूप में डीआईसी के लिए नमूना तैयार:
    1. उच्च कंट्रास्ट सुविधाओं के साथ नमूना की सतह तैयार करें । उदाहरण के लिए, रंग नमूना सफेद और यह ठीक काले डॉट्स के साथ बिंदु । परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से कैमरा छवि संवेदक आकार करने के लिए बिंदु पैटर्न मैच ऐसी है कि प्रत्येक बिंदु लगभग 3 पिक्सल या अधिक से बना है.
      नोट: विकृति गेज अवांछनीय सतह सुविधाओं को रोकने के लिए स्थापित कर रहे हैं कि पक्ष पर डीआईसी प्रदर्शन से बचें.
    2. परीक्षण से पहले पेंट को सूखने के लिए छोड़ दें । नमूना परीक्षण, अधिमानतः, एक ही दिन में यह चित्रित किया गया था ।
      नोट: पेंट के प्रकार और एकरूपता के आधार पर, इसमें कुछ घंटों तक का समय लग सकता है. एक लंबे समय तक (उदाहरण के लिए, कई दिनों) के रूप में यह रंग भंगुर बनने और परीक्षण के दौरान बंद flaking में परिणाम होगा परीक्षण से पहले के लिए धब्बेदार नमूनों मत छोड़ो ।

2. स्टार्ट-अप प्रक्रिया

  1. UPS (अबाधित विद्युत आपूर्ति) पर बटन का उपयोग करके नियंत्रण कंसोल के लिए पॉवर चालू करें । जांच करें कि पंप से अलगाव वाल्व उच्च दर फ्रेम करने के लिए खुला है, और फिर कंप्यूटर पर बारी ।
  2. डेस्कटॉप से शुरू नियंत्रक अनुप्रयोग, उच्च दर का चयन विस्थापन की गणना. cfg विंयास, तो क्लिक करें रीसेट करने के लिए स्पष्ट 1 गूंथ (के तहत स्टेशन नियंत्रण) ।
    नोट: उच्च दबाव हाइड्रोलिक अभी तक लागू नहीं किया जाता है, क्योंकि अन्य दो संकेतकों (कार्यक्रम 1 और गेट 1) लाल हो जाएगा ।
  3. विशेष नियंत्रण की जाँच करें तो फ्रेम केवल सॉफ्टवेयर से नियंत्रित किया जा सकता है (और नहीं हैंडसेट से).
  4. अब, हाइड्रोलिक पंप (hpu) शुरू और सेवा कई गुना (hpu 1) एक (कुल 3) एक एक करके खुला । प्रत्येक मामले के लिए रुको जब तक कम संकेतक उच्च संकेतक दबाने से पहले चमकती बंद हो जाता है । पंप एक लंबे समय के लिए बंद कर दिया गया है, उच्च दबाव पंप करने के लिए तेल की आपूर्ति करने के लिए फीडर पंप समय देने के लिए उच्च का चयन करने से पहले 30 एस के लिए प्रतीक्षा करें ।
  5. फिर से, डेस्कटॉप से, परीक्षण डिजाइन सॉफ्टवेयर शुरू करते हैं । उपकरण पट्टी से सुनिश्चित करें कि hpu और hpu 1 (हरा) पर हैं । शीर्ष मेनू फ़ाइल से > नया > परीक्षण टेम्पलेट से कस्टम टेम्पलेटका चयन करें, और उसके बाद टेंशन परीक्षणका चयन करें ।

3. तनाव गेज का सेटअप

  1. (हैंडसेट के बगल में) लोड फ्रेम crosshead नियंत्रण करने के लिए जाओ और कम दर (कछुए आइकन) के लिए स्विच बारी है ।
  2. अंदर परीक्षण चैंबर रंग कोड का उपयोग कर तनाव गेज बॉक्स के लिए नमूना तनाव गेज (एस) के तारों से कनेक्ट (लाल, सफेद और काले). यदि केवल एक तनाव गेज है, एसजी 1 श्रृंखला का उपयोग करें ।
    नोट: लाल सीसा अलग टर्मिनल (उत्तेजन + या-) है, और सफेद और काले भाव और संकेत सुराग हैं ।
  3. नियंत्रक आवेदन में और सहायक आदानों के तहत तनाव के लिए जाना 1 (या 2) उपभेदों की अधिकतम सीमा का चयन करने के लिए (यानी 2%, 5%, या 10%). उदाहरण के लिए, यदि 5% चुना जाता है, तो यह सॉफ्टवेयर ५०,००० με से 10 वोल्ट आउटपुट को मैप कर सकता है और 5% से परे उपभेदों को माप नहीं पाता है ।
  4. रन कंडीशनर उपयोगिता सॉफ्टवेयर तनाव गेज विन्यस्त करने के लिए और निम्न चरणों के अनुसार व्हीटस्टोन पुल संतुलन:
    1. आउटपुट वोल्टेज व्हीटस्टोन ब्रिज के लिए फार्मूला का उपयोग कर की गणना:
      Equation 1
      यहां, वीओ आउटपुट वोल्टेज है, वीई उत्तेजन वोल्टेज है, GF गेज कारक है, ε1 है ५०,००० (5%), जबकि ε2, ε3, और ε4 शून्य (पूर्णता पुल) हैं ।
  5. निम्नलिखित समीकरण का उपयोग कर लाभ की गणना:
    Equation 2
  6. कंडीशनर उपयोगिता सॉफ्टवेयर में, वहाँ के विकल्प हैं 1, 8, ६४, और preamp लाभ के लिए ५१२, जबकि पोस्ट amp लाभ मान 9 तक सीमित है. ९९७६. निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करते हुए preamp लाभ के लिए 1, 8, ६४, और ५१२ के विभिन्न विकल्पों के आधार पर पोस्ट amp लाभ की गणना:
    Equation 3
  7. सबसे कम preamp लाभ है कि एक पोस्ट amp लाभ है कि ९.९९७६ से कम है और निवेश कंडीशनर उपयोगिता सॉफ्टवेयर में इन मूल्यों देता है का चयन करें ।
  8. उच्च दर डेटा प्राप्ति कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर चलाएँ । तनाव चैनल (3 चैनल और 4) के तहत, तनाव गेज की पूर्ण पैमाने पर रेंज दर्ज करें (उदा. ५०,०००) ।
    नोट: चैनल 1 और 2 क्रमशः विस्थापन और बल के लिए समर्पित हैं ।
  9. निम्न चरणों के अनुसार शून्य करने के लिए दबाव गेज ऑफ़सेट:
    1. पहले सॉफ़्टवेयर में, किसी भी ऑफ़सेट मान (शून्य करने के लिए ऑफ़सेट मान लाएँ) तनाव चैनल के लिए निकालें ।
      नोट: इस प्रक्रिया को किया जाना है जब परीक्षण नमूना आराम कर रहा है (मेज पर उदा) और लोड के तहत नहीं है ।
    2. फिर, लगभग शूंय करने के लिए readout तनाव लाने के लिए पुल संतुलन पैरामीटर समायोजित करें । यह मोटे समायोजन का कदम है ।
    3. फिर शून्य करने के लिए पूरी तरह से तनाव प्रबंधक सॉफ्टवेयर में तनाव मान लाने के लिए, प्रतिक्रिया शून्य पैरामीटर समायोजित करें. यह कदम ठीक समायोजन है ।
    4. इनपुट पैरामीटर सही थे आश्वस्त करने के लिए, अलग धकेलना विकल्प पर क्लिक करें.
      नोट: नियंत्रक अनुप्रयोग सॉफ्टवेयर में तनाव मान १६४० με पढ़ना चाहिए (या तो + या-हस्ताक्षर के साथ) । करने के लिए बंद अलग धकेलना व्हीटस्टोन पुल से बाहर भिजवाने के रोकनेवाला हटाने के लिए याद रखें । तनाव मान शून्य पर वापस जाना होगा ।
  10. यदि नमूने पर दो तनाव गेज हैं, कंडीशनर उपयोगिता सॉफ्टवेयर में, तनाव 2 पर क्लिक करें और सभी तनाव गेज सेटअप चरणों को दोहराएं ।

4. परीक्षण नमूना बढ़ते

  1. नियंत्रक आवेदन में मैनुअल नियंत्रण को सक्रिय करने और-१२५ मिमी पर पूर्ण विस्तार करने के लिए सिर की स्थिति में प्रवेश.
  2. फिर मैंयुअल आदेश सक्षम करें चेक बॉक्स को बंद करने के लिए क्लिक करें और अनंय नियंत्रण बॉक्स को अनचेक कर दें ।
  3. बढ़ते स्थिरता का उपयोग करने के लिए पकड़ के अंदर कूपन संरेखित करें । एक लोचदार कॉर्ड सुस्त एडाप्टर पकड़ करने के लिए एक कमरे में वापस कूपन स्थापित करने के लिए स्थान देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । सबसे पहले नीचे की पकड़ में कूपन कस लें ।
  4. ओन थे हैंडसेट पुश थे key आइकॉन ओन थे टॉप राइट कॉर्नर तो हैंडसेट एक्टिव. सुनिश्चित करें कि सॉफ़्टवेयर पर अनन्य नियंत्रण बॉक्स अनियंत्रित है । सुनिश्चित करें कि शीर्ष पकड़ के लिए नमूना लोड के अवांछनीय आवेदन को रोकने ढीला है ।
    1. लोचदार कॉर्ड निकालें और इसे सक्रिय करने के लिए नियंत्रक पर थंबव्हील के नीचे पहिया आइकन पुश । धीरे पहिया रोल सिर नीचे लाने के लिए जब तक सुस्त अनुकूलक के नीचे हाथ लगभग पूरी तरह से मुकर गया है और crosshead लगभग पर है-१२५ मिमी ।
      नोट: हैंडसेट पर सिर की पोजीशन पढ़ी जा सकती है ।
  5. हैंडसेट पर पुश कुंजी आइकन एक बार फिर de-सक्रिय हैंडसेट के लिए । कंप्यूटर पर लौटें और नियंत्रक अनुप्रयोग पर अनन्य नियंत्रण बॉक्स की जाँच करें और ठीक-१२५ mm करने के लिए सिर लाने के लिए मैन्युअल नियंत्रण का उपयोग करें । शीर्ष पकड़ ढीला है तो वहां कोई लोड कूपन के लिए आवेदन किया है ।
  6. अब, एक रिंच और सुस्त एडाप्टर घूर्णन द्वारा एक चाबी के साथ शीर्ष पकड़ कस । पकड़ मजबूत करते हुए कूपन को ट्विस्ट न करें ।
  7. सुस्त अनुकूलक और मध्यवर्ती crosshead के बीच सर्पिल वाशर की जांच करें और सुनिश्चित करें कि वे तंग कर रहे है और लोड ट्रेन के साथ कोई अक्षीय मंजूरी है ।
  8. फिर से, crosshead नियंत्रण बॉक्स का उपयोग कर उच्च दर (खरगोश आइकन) के लिए फ्रेम वापस, और सुनिश्चित करें कि बाड़े के दरवाजे कसकर बंद कर रहे हैं ।
  9. वापस कंप्यूटर पर, interlocks को खाली करने के लिए क्लिक करें (नियंत्रक अनुप्रयोग के दाईं ओर) रीसेट ।
    नोट: interlocks शामिल "इंटरलॉक 1" (एक गूंथ श्रृंखला सभी फ्रेम और हाइड्रोलिक पंप के माध्यम से चल रहा है), "कार्यक्रम 1" (कंप्यूटर सॉफ्टवेयर नियंत्रित, उदाहरण के लिए, उच्च/कम वेग), "गेट 1" (संलग्नक और दर स्विच), और "सी-स्टॉप 1" (नियंत्रित स्टॉप) .
  10. जब मैन्युअल रूप से सिर स्थानांतरित करने के लिए कोई इरादा नहीं है, गलती से सॉफ्टवेयर में एक संख्या में प्रवेश करने से बचने के लिए मैनुअल कमांड मेनू में मैन्युअल कमांड बॉक्स को सक्रिय करें और सिर हिलाने.

5. डीआईसी सेटअप तैयारी

  1. एक गीगागिट लैन केबल का उपयोग कर कंप्यूटर के लिए उच्च गति कैमरा कनेक्ट ।
  2. डिजिटल I/O बॉक्स को उच्च-गति कैमरा और mtc फ़्रेम नियंत्रक से कनेक्ट करें ।
  3. दाक बॉक्स के माध्यम से कंप्यूटर mts फ़्रेम नियंत्रक से कनेक्ट करें । बल और विस्थापन संकेतों को mts नियंत्रक से इस बॉक्स के माध्यम से कंप्यूटर पर स्थानांतरित किया जाता है ।
  4. ट्रिगर संकेत और सिंक्रनाइज़ेशन संकेत के लिए दाक बॉक्स के लिए उच्च-गति कैमरा कनेक्ट करें ।
  5. कैमरा और नमूना परीक्षण के दौरान के बीच रिश्तेदार आंदोलन से बचने के लिए लोड फ्रेम के आधार पर कैमरे माउंट, के रूप में फ्रेम प्रभाव के कारण हिलाता है ।
  6. कैमरे को ध्यान से अपनी छवि संवेदक सुनिश्चित करने के लिए स्थिति नमूना के समानांतर है । एक टेलीसेंट्रिक लेंस का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, ऑप्टो-इंजीनियरिंग 23-64with ६४ × ४८ मिमी और एक काम की दूरी के दृश्य के एक क्षेत्र के १८२ मिमी) से बाहर के परिप्रेक्ष्य विरूपण की संभावना को कम करने के लिए-विमान गति ।
  7. कैमरा सेटअप के दौरान, नमूना के अंतिम विरूपण पर विचार करें और सुनिश्चित करें कि देखने के कैमरे के क्षेत्र पूरे परीक्षण भर में नमूना शामिल हैं ।
  8. कंप्यूटर में सॉफ़्टवेयर कनेक्शंस सेट करने के लिए, Windows नियंत्रण कक्षसे नेटवर्क और साझाकरण केंद्र का चयन करें । अगला क्लिक करें स्थानीय क्षेत्र कनेक्शन ।
  9. स्थानीय क्षेत्र कनेक्शन गुण में इंटरनेट प्रोटोकॉल संस्करण 4 (TCP/IPv6) का चयन करें और IP पता सेट ।
  10. उच्च-गति इमेजिंग व्यूअर सॉफ़्टवेयर खोलें और पता लगाएँ क्लिक करें और फिर सेटअप सहेजें ।
  11. कैमरा विकल्प बटन पर क्लिक करें और बाहरी संकेतों को सेट करने के लिए I/O टैब चुनें ।
  12. फ़्रेम दर और फ़्रेम रिज़ॉल्यूशन सेट करने के लिए, चर बटन पर क्लिक करें । कैमरा आवृत्ति और डेटा प्राप्ति (दाक) बॉक्स प्राप्ति दर डेटा विश्लेषण चरण आसान बनाने के लिए लोड फ़्रेम में उच्च-गति डेटा प्राप्ति सिस्टम के रूप में समान संख्या के लिए सेट करें
  13. उच्च गति इमेजिंग व्यूअर में दाक खोलें और आवश्यक चैनल और प्रति फ़्रेम नमूने का चयन करें ।
  14. कैमरा सेटअप करने के बाद, कई स्थैतिक छवियों पर कब्जा और छवि सहसंबंध दिनचर्या का उपयोग कर तनाव क्षेत्र की गणना ।
    नोट: इस शोर फर्श से मापा अधिकतम तनाव और विस्थापन नोट कर रहे हैं और छवि गुणवत्ता का एक गुणात्मक उपाय प्रदान करते हैं ।

6. परीक्षण चल रहा है

  1. परीक्षण डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में, शीर्ष मेनू से फ़ाइल का पालन करें > नया > परीक्षण > टेम् पलेट सेपरीक्षण । फिर कस्टम टेम्पलेट्स के अंतर्गत खुले तनाव परीक्षण.
  2. नया परीक्षण चलाएं का चयन करें और कोई मांय फ़ाइल नाम दर्ज करें (सामांयत: रिक्तियों के बिना कूपन का नाम) । आवश्यकतानुसार फ़ील्ड्स को संशोधित करें; उसके बाद ठीकक्लिककरें ।
    1. तनाव गेज शामिल हैं, 4 के रूप में चैनल गिनती इनपुट करने के लिए याद रखें.
    2. प्रारंभिक बिंदु आमतौर पर-१२५ मिमी है । यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अगर यह सही नहीं है सिर इस मूल्य के लिए कदम होगा पहले परीक्षण संभवतः कूपन हानिकारक शुरू होता है ।
    3. उच्च गति प्राप्ति दर और बफ़र आकार के लिए डिफ़ॉल्ट मान क्रमश: ५०,००० और २०,००० हैं । परीक्षण की अवधि और आवश्यक समय रिज़ॉल्यूशन के आधार पर (डेटा बिंदुओं के बीच समय अंतराल), यदि आवश्यक हो, तो इन संख्याओं को संशोधित करें ।
      नोट: डिफ़ॉल्ट पैरामीटर ०.४ s की अवधि के लिए डेटा को सहेजने में परिणाम है ।
    4. रैंप की दर के लिए नाममात्र वांछित सिर वेग का चयन करें (उदाहरण के लिए, ८,००० mm/s), तब ठीकक्लिककरें ।
  3. संकेतों की एक श्रृंखला दिखाई देगा, कुंजी हार्डवेयर समय की जाँच करने के लिए याद दिलाता है, जिसके बाद परीक्षण रन आइकन पर क्लिक करके शुरू किया जाएगा.
  4. नियंत्रण कंसोल पर स्विच करने के लिए उच्च दर मोड का चयन करें । यह उच्च दर लोड अनुप्रयोग के लिए बड़े वाल्व को सक्रिय करता है । डिफ़ॉल्ट 1 वाल्व (प्रकाश पर है) का चयन किया है ।
  5. कंप्यूटर स्क्रीन पर, चरणों की एक श्रृंखला दिखाई जाती है । चरणों का पालन करें ।
  6. नियंत्रण कंसोल पर, दबाना और हाथ पकड़/संचायक स्विच । अब व्यवस्था तैयार है ।
  7. प्रेस फायर परीक्षण पूरा करने के लिए ।
  8. स्विच मोड वापस करने के लिए मानक का चयन करें और वापस endcap (१२५ मिमी) से सिर वापस लौटने के लिए सांत्वना पर (हरे बटन) शुरू करने के लिए वापसी दबाएँ.
  9. crosshead नियंत्रण करने के लिए जाओ और कम दर (कछुए आइकन) के लिए वापस स्विच ।
  10. बाड़े खोलें और नमूना बाहर ले । कंप्यूटर पर संग्रहीत डेटा फ़ाइलों को ढूंढें
    c:\datafiles\high दर डेटा (उच्च दर डेटा के लिए) और पर c:\datafiles\high दर डेटा (कम दर डेटा के लिए) ।

7. शटडाउन प्रक्रिया

  1. नियंत्रक अनुप्रयोग सॉफ्टवेयर पर hsm 1 कम करने के लिए (पीला) और फिर बंद करने के लिए (लाल) बारी. यह कई गुना बंद हो जाएगा और पंप बंद ।
  2. परीक्षण डिजाइन सॉफ्टवेयर में, परीक्षण भागो सहेजें, यदि आवश्यक हो, शीर्ष मेनू फ़ाइल से निंनलिखित के रूप में सहेजें > और फिर परीक्षण चुनें । परीक्षण डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर बंद करें ।
  3. नियंत्रक अनुप्रयोग बंद करें । यदि आवश्यक हो, तो सॉफ़्टवेयर को बंद करने से पहले पैरामीटर्स सहेजें । कंप्यूटर को शट डाउन ।
  4. हाइड्रोलिक वाल्व (बड़ा लीवर) बंद करें और फिर से अप पर पावर बटन का उपयोग कर नियंत्रण सांत्वना के लिए बिजली बंद कर देते हैं ।

8. डेटा विश्लेषण

  1. लोड फ़्रेम कंप्यूटर से raw डेटा को पसंद के पोस्ट-प्रोसेसिंग सॉफ़्टवेयर में निर्यात करें ।
  2. गेज अनुभाग पर चढ़कर तनाव गेज readouts से वास्तविक लोड की गणना और उच्च गति दाक से कच्चे लोड डेटा के साथ तुलना करें । यदि उच्च गति दाक डेटा में रिंग करना गंभीर है, तो अगले चरण4में तनाव गेज से परिकलित लोड का उपयोग करें ।
  3. गेज खंड, एकx-खंडपर परिकलित लोड, P, और नमूना क्रॉस-सेक्शन के आधार पर आमान अनुभाग, σगेजमें तनाव परिकलित करें:
    Equation 4
  4. निम्न विधियों में से एक से गेज खंड पर दबाव प्राप्त करें:
    1. गेज खंड में औसत विकृति:
      1. लोड, टैब अनुभाग लंबाई, नमूना के लोचदार मापांक, और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को जानने के द्वारा टैब अनुभाग बढ़ाव की गणना करें ।
        नोट: यदि लोचदार मापांक तनाव दर का एक समारोह है, एक पुनरावृत्ति प्रक्रिया (विवरण संदर्भ में समझाया गया है7) की आवश्यकता है.
      2. गेज खंड बढ़ाव प्राप्त करने के लिए पूरे नमूना बढ़ाव (यानी लोड फ्रेम सिर विस्थापन) से टैब खंड बढ़ाव घटाना.
      3. गेज खंड बढ़ाव और प्रारंभिक लंबाई के आधार पर गेज खंड में औसत तनाव की गणना करें ।
    2. डीआईसी से स्थानीय तनाव:
      1. गेज अनुभाग पर स्थान निर्धारित करें जहां नमूना विफल रहा (यानी दो में विभाजित) और विफलता खंड के आसपास के क्षेत्र में एक स्थानीय इलाके में तनाव क्षेत्र को प्रतिबंधित ।
      2. उपाय और स्थानीय क्षेत्र में तनाव को रिकॉर्ड करने के लिए पसंद के डीआईसी के बाद प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर ।
  5. पिछले चरणों से प्राप्त तनाव-विकृति वक्र आरेखित करें ।

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Representative Results

एक गतिशील परीक्षण की अवधि आम तौर पर तनाव तरंगों के लिए आवश्यक समय के लिए लोड ट्रेन की लंबाई (यानी पकड़, नमूना, और लोड हो रहा है)1प्रणाली पर एक गोल यात्रा यात्रा की तुलना है । एक गतिशील परीक्षण मान्य है यदि गतिशील परीक्षण के दौरान तनाव तरंगों की संख्या और आयाम नियंत्रित किया जाता है ताकि एक गतिशील संतुलन हासिल किया जा सके, और नमूना लगभग निरंतर तनाव दर पर एक सजातीय विरूपण अनुभव करता है । मोटर वाहन इंजीनियरों के सोसायटी (sae) मसौदा sae J2749 मानक8 के लिए ंयूनतम 10 लोचदार परिलक्षित तरंगों के लिए नमूना गेज लंबाई नमूना उपज बिंदु से पहले के माध्यम से प्रचार करने के लिए कहते हैं । उच्च प्राकृतिक आवृत्ति सिस्टम आमतौर पर कम amplitudes के साथ एक कदम इनपुट के जवाब में आम तौर पर दोलन (यानी संकेत के दोलन,) बज रहा है । यह बज घटना मध्यम से उच्च तनाव दरों में एक गतिशील परीक्षण में मुख्य चुनौती है । बज के स्तर (यानी आवृत्ति और दोलायमान संकेत के आयाम) निर्धारित करता है कि क्या लोड फ्रेम से प्राप्त कच्चे लोड डेटा स्वीकार्य हैं या नहीं. चित्रा 1 दो अलग परीक्षणों के लिए लोड संकेतों के उदाहरण दिखाता है. दोनों परीक्षणों में, लोड फ्रेम से प्राप्त लोड की तुलना नमूनों के टैब अनुभाग पर स्थापित तनाव गेज आउटपुट के आधार पर गणना लोड से की जाती है । हालांकि इन दोनों परीक्षणों ठीक से किया गया था, लोड डेटा सीधे लोड फ़्रेम बल लिंक से निकाला चित्रा 1bमें दिखाए गए मामले के लिए नहीं किया जा सकता है । इस मामले में, एक वैकल्पिक लोड मापन तकनीक का उपयोग करना, जैसे टैब अनुभाग विकृति गेज, आवश्यक है; जबकि, लोड फ्रेम से कच्चा लोड डेटा ( चित्रा 1एमें दिखाया गया है) तनाव गेज भार के साथ अच्छा समझौता है । ऐसे मामलों में, आगे परीक्षण टैब अनुभाग तनाव गेज स्थापित करने के बिना किया जा सकता है और लोड सीधे लोड फ्रेम बल लिंक से पढ़ा जा सकता है । बज घटना पहले अन्य शोधकर्ताओं द्वारा मनाया गया है3,9,10,11. दोलनों के आयाम और आवृत्ति नमूना सामग्री, ज्यामिति, और तनाव दर जैसे मापदंडों के आधार पर निर्धारित कर रहे हैं, और जब इन सभी कारकों का संयोजन मामूली बज करने के लिए होता है, कच्चे डेटा सीधे इस्तेमाल किया जाता है या, यदि आवश्यक हो, के बाद फ़िल्टरिंग जैसे मामूली स्मूथिंग तकनीकों को लागू करना.

एक dogbone एल्यूमीनियम नमूना के लिए डीआईसी परिणाम का एक विशिष्ट उदाहरण चित्रा 2में दिखाया गया है । पूरे गेज खंड पर समय के साथ तनाव क्षेत्र विकास इस आंकड़े में दिखाया गया है । नमूना नीचे पकड़ में तय किया गया था, और शीर्ष पकड़ तनाव लागू किया गया । इस परीक्षण में, उच्च गति कैमरा ५०,००० हर्ट्ज की एक फ्रेम दर था और परीक्षण के दौरान चारों ओर १०० छवियों पर कब्जा कर लिया, लेकिन इस चित्र में दिखाया छवियों ०.४ एमएस अलग हैं. नमूना का एक दिया पार अनुभाग के भीतर वर्दी तनाव परीक्षण के दौरान उचित लदान और डेटा विश्लेषण से पता चलता है । पिछले छवि में डीआईसी सहसंबंध के नुकसान गंभीर चुम्मा है, जो पेंट flaking के परिणामस्वरूप के कारण था, और विफलता क्षेत्र के आसपास में विफलता से पहले तुरंत अपरिहार्य था ।

चित्रा 3 डीआईसी से और लोड फ्रेम crosshead विस्थापन डेटा से प्राप्त तनाव तनाव घटता दिखाता है । यह आंकड़ा पूरे गेज अनुभाग में औसत तनाव-तनाव दिखाता है और केवल तकनीकों की वैधता और परिणामों के बीच अच्छे समझौते को प्रदर्शित करने के लिए प्रस्तुत किया जाता है । जब डीआईसी के माध्यम से गेज अनुभाग में स्थानीय चुम्मा का अध्ययन, परिणाम पूरे गेज अनुभाग पर प्राप्त औसत उपभेदों के साथ तुलना नहीं की जा सकती । चुम्मा घटना के दौरान, विकृति के अधिकांश चुम्मा क्षेत्र में होता है और गेज खंड के बाकी खिंचाव नहीं है, लेकिन लगभग एक कठोर शरीर के रूप में चलता है । इसलिए, जब गेज अनुभाग पर औसत तनाव की गणना, चुम्मा क्षेत्र में इस स्थानीय खिंचाव एक लंबी लंबाई के साथ पूरे गेज अनुभाग को सौंपा है, चुम्मा क्षेत्र की लंबाई की तुलना में, और एक कम विफलता तनाव में परिणाम होगा.

Figure 1
चित्रा 1 : लोड की तुलना भार फ्रेम बल लिंक से प्राप्त की और तनाव गेज से गणना की । बल लिंक डेटा में बज घटना (एक) के मामले के लिए (डॉटेड ब्लू लाइन) स्वीकार्य है और मामले के लिए (ख) स्वीकार्य नहीं है । पैनलों (A) और (B) विभिन्न नमूनों (उदा. सामग्री, आयाम, आदि) और तनाव दर के साथ दो परीक्षणों के लिए प्रायोगिक परिणामों के उदाहरण दिखाएँ. प्रत्येक आकृति में, लोड फ़्रेम (डॉटेड ब्लू) से प्राप्त लोड डेटा और तनाव गेज readouts (ठोस लाल) से परिकलित सचित्र हैं । पैनल (ए) में लोड फ्रेम डेटा में दोलन के छोटे स्तर (यानी बज) यह दर्शाता है कि इस परीक्षण में तनाव गेज इंस्ट्रूमेंटेशन की आवश्यकता नहीं है, लेकिन पैनल में दिखाए गए गंभीर बज (बी) तनाव गेज इंस्ट्रूमेंटेशन को आवश्यक बनाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 : परीक्षण के दौरान एक एल्यूमीनियम dogbone नमूना के गेज अनुभाग में तनाव क्षेत्र. तनाव मान m/m में है और छवियां ०.४ ms के अलावा हैं । एक धातु dogbone नमूना के गेज अनुभाग पर डीआईसी परिणाम इस आंकड़े में दिखाया गया है । पांच अलग स्नैपशॉट (१०० लिया छवियों से बाहर) तनाव और समय के साथ खींच नमूना के विकास को प्रदर्शित करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं । सभी छवियों की कथा भी प्रत्येक रंग से जुड़े तनाव के स्तर को परिभाषित करने के लिए दिखाया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 : पूरे गेज अनुभाग पर लोड फ्रेम और डीआईसी निकाले औसत तनाव-तनाव घटता की तुलना । तनाव तनाव घटता लोड फ्रेम परिणाम से निर्धारित (बिंदीदार नीला) और डीआईसी परिणाम (ठोस लाल) से निकाले यहां दिखाया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए ।

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Discussion

प्रयोग से प्राप्त कच्चे डेटा नमूना ज्यामिति और नमूना पर तनाव गेज स्थान से प्रभावित होता है ।. कम तनाव दर गतिशील परीक्षणों में लोड डेटा एक piezo-बिजली लोड वॉशर उच्च तनाव दर पर लोड फ्रेम में शामिल द्वारा अधिग्रहीत (ब्रूस एट अल. 3 > 10/एस, जबकि वांग एट अलके लिए सुझाव दिया । 9 इस सीमा की रिपोर्ट 100/s) आमतौर पर लोड होने के साथ जुड़े गतिशील तरंगों के कारण बड़े आयाम दोलनों से पीड़ित हैं । के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया नमूना सामग्री काएक संयोजन, ज्यामिति और तनाव दर लोड वॉशर संकेत दे सकता है अव्यावहारिक शोर के एक उच्च स्तर के कारण. इसलिए, लोड रीडिंग के वैकल्पिक दृष्टिकोण पर विचार किया जाना चाहिए, जिसमें से नमूना के टैब अनुभाग पर एक तनाव गेज स्थापित करना सबसे आम3है । मापा तनाव डेटा से लोड की गणना करने के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है टैब अनुभाग (जहां लोड गणना तनाव गेज स्थापित किया गया है) परीक्षण के दौरान लोचदार विरूपण शासन में रहता है. इसके अलावा प्रोटोकॉल अनुभाग में समझाया गया है, आदेश में किसी भी सीमा प्रभाव की अनुपस्थिति सुनिश्चित करने के लिए (यानी के कारण संत-venant के सिद्धांत) तनाव गेज दूर पकड़ अनुभाग से स्थापित करने के लिए आवश्यक हैं (जहां वे लोड से स्थानीय रूप से प्रभावित होते हैं), या गेज खंड (जहां ज्यामिति में परिवर्तन तनाव की वर्दी प्रवाह परेशान), अंयथा परिमित तत्व विश्लेषण तनाव एकाग्रता कारक4के लिए क्षतिपूर्ति की जरूरत है । डेटा विश्लेषण चरण के दौरान, फ़िल्टरिंग तकनीकों की एक किस्म को रोजगार, ऐसे फास्ट फूरियर परिवर्तन के रूप में (fft) और औसत, क्रम में हटाने या शोर स्तर को कम करने के लिए भी12की सूचना दी है. हालांकि, इस दृष्टिकोण संभवतः उपज व्यवहार मास्किंग के जोखिम को चलाता है और, इसलिए, अनुशंसित नहीं है ।

मध्यवर्ती तनाव दर यांत्रिक परीक्षणों में मुख्य चुनौती के रूप में, बज आम तौर पर दो मुख्य स्रोतों से परिणाम: लहर प्रचार, और प्रणाली13बज रहा है । विभिन्न शोधकर्ताओं ने तीन से अधिक राउंड यात्राओं के लिए अनुमति देने की सिफारिश5,14 (पॉलिमर के मामले में 10 दौर यात्राएं1,8) गेज लंबाई के माध्यम से तनाव तरंगों के क्रम में गतिशील तक पहुँचने के लिए संतुलन. 200/s से अधिक तनाव दरों के लिए, परीक्षण अवधि के क्रम में कम हो जाती है ०.१ ms, जो तीन राउंड ट्रिप समय के लिए तुलनीय है और इसलिए बार सिस्टम (जैसे हॉपकिंसन) इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम पर पसंद कर रहे हैं. लोड संकेत दोलन का दूसरा स्रोत बज घटना से संबंधित है1,14,15,16,17,18,19 , 20 , 21, जो तब होता है जब लोड परिचय के दौरान आवेग परीक्षण प्रणाली जड़त्व प्रभाव के कारण दोलन करने के लिए सुराग22. हल्के clamps को रोजगार और नमूना के रूप में बंद के रूप में संभव के रूप में बल लिंक करने के लिए बज प्रभाव को कम करने के लिए प्रभावी हो जाएगा15,नीचे तनाव दरों के लिए23 / बज कम करने में सबसे प्रमुख कारक के रूप में साहित्य में बड़े पैमाने पर चर्चा की माप तकनीक में सुधार करने के लिए है3,9,10,11,16 ,17 जहां piezo-इलेक्ट्रिक लोड वाशर (बल लिंक) को १०० एस− 1से परे तनाव दरों के लिए अनुपयुक्त माना जाता है, क्योंकि उनके अंतराल और दोलन3,15के कारण होते हैं । आम समाधान, के रूप में यहां प्रस्तुत, नमूना1,3,9,10,11,16 के टैब अनुभाग पर तनाव गेज संलग्न शामिल ,17. असफल नमूना के बाद परीक्षण मूल्यांकन की पुष्टि करनी चाहिए कि नमूना विफलता गेज खंड पर हुई, पकड़ वर्गों में मनाया फिसल के कोई संकेत नहीं के साथ. यह सुनिश्चित करने के लिए तनाव दर का मूल्यांकन भी किया जाना चाहिए कि यह एक गतिशील परीक्षण24के दौरान स्थिर बना रहा ।

बंद प्रपत्र समाधान1,11 या परिमित तत्व विश्लेषण10,25,26 विभिंन अनुसंधान समूहों द्वारा नियोजित किया गया है करने के लिए उच्च तनाव दर परीक्षण के लिए मध्यवर्ती मॉडल । इन अध्ययनों से इस तरह के परीक्षण में घटना के भौतिकी को समझने में मदद के साथ ही लक्ष्य नमूना डिजाइन और अनुकूलन विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए; हालांकि प्रयोगात्मक प्रक्रिया के रूप में यहां समझाया अभी भी सामग्री लक्षण वर्णन डेटा का मुख्य स्रोत हैं । सामग्री संपत्तियों को शामिल करना, ऐसी प्रायोगिक जांच से प्राप्त, नई सिमुलेशन में, डिजाइनर जटिल गतिशील विफलता परिदृश्यों, जैसे पूर्ण पैमाने पर कार दुर्घटनाओं के रूप में मॉडल कर सकते हैं ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक dmitrii klishch, मिशेल delannoy, टायलर musclow, फ्रेजर kirby, यहोशू ilse और एलेक्स naftel से महान सहायता स्वीकार करते हैं । सुरक्षा सामग्री प्रौद्योगिकी (एसएमटी) कार्यक्रम के माध्यम से राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद कनाडा (nrc) द्वारा वित्तीय सहायता की भी सराहना की जाती है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Camera Lens Opto Engineering Telecentric lens 23-64
High Speed Camera  SAX Photron Fastcam 
High Speed DAQ  National Instruments USB-6259
High Speed Servo-Hydraulic Load Frame MTS Systems Corporation Custom Built
Jab Bullet Light with diffuser  AADyn JAB BULLET   15° diffusers 
Strain gauge Micro-Measurements Model EA-13-062AQ-350

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References

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जैव रसायन अंक १४५ यांत्रिक लक्षण वर्णन गतिशील तन्यता डिजिटल छवि सहसंबंध उच्च गति इमदादी-हाइड्रोलिक लोड फ्रेम तनाव विकृति
मध्यवर्ती विकृति दर सामग्री डिजिटल छवि सहसंबंध के साथ लक्षण वर्णन
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Rahmat, M., Backman, D., Desnoyers, R. Intermediate Strain Rate Material Characterization with Digital Image Correlation. J. Vis. Exp. (145), e59168, doi:10.3791/59168 (2019).

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