Summary
نقدم هنا منهجية لتوصيف عينات الشد دينامية في إجهاد متوسط معدلات استخدام إطار تحميل أجهزة هيدروليكية عالية السرعة. يتم تعريف الإجراءات لأجهزة قياس الضغط والتحليل، فضلا عن ارتباط الصورة الرقمية سلالة القياسات في العينات، أيضا.
Abstract
الاستجابة الميكانيكية لمادة تحت التحميل الديناميكي يختلف عادة عن سلوكها تحت ظروف ثابتة؛ ولذلك، المعدات كواسيستاتيك المشتركة والإجراءات المستخدمة لتوصيف المواد غير قابلة للمواد تحت الأحمال الديناميكية. الاستجابة الديناميكية للمواد يعتمد على معدل تشوه وهي تصنف على نطاق واسع إلى عالية (أي، أكبر من 200/s)، المتوسط (أي، s/10−200) والضغط المنخفض معدل النظم (أي أقل من 10/s). ويدعو كل من هذه الأنظمة مرافق محددة وبروتوكولات الاختبار لضمان موثوقية البيانات المكتسبة. بسبب محدودية الوصول إلى مرافق مضاعفات الهيدروليكية عالية السرعة وبروتوكولات الاختبار تم التحقق من صحتها، وهناك فجوة ملحوظة في نتائج بمعدل الضغط المتوسط. ويعرض المخطوطة الحالية بروتوكول تم التحقق من صحتها لتوصيف مواد مختلفة في هذه المعدلات المتوسطة سلالة. أجهزة قياس الضغط وبروتوكولات ارتباط الصورة الرقمية مدرجة أيضا كوحدات مجانية لاستخراج أقصى مستوى بيانات تفصيلية من كل اختبار واحدة. أمثلة للبيانات الأولية، التي تم الحصول عليها من مجموعة متنوعة من المواد واختبار الأجهزة (مثل، الشد والقص) ويرد ويرد وصف لإجراءات التحليل المستخدمة لمعالجة بيانات الإخراج. وأخيراً، تناقش تحديات توصيف ديناميكية باستخدام البروتوكول الحالي، إلى جانب القيود المفروضة على المنشأة وأساليب التغلب على المشاكل المحتملة.
Introduction
معظم المواد إثبات بعض درجة من سلالة معدل الاعتماد على السلوك الميكانيكي1 ، وعليه، اختبار الميكانيكية فقط في معدلات سلالة كواسيستاتيك من غير مناسبة لتحديد الخصائص المادية لدينامية التطبيقات. التبعية معدل إجهاد المواد عادة التحقيق في استخدام خمسة أنواع من نظم اختبار الميكانيكية: إطارات تحميل محرك المسمار التقليدية ومضاعفات هيدروليكية وارتفاع معدل مضاعفات-هيدروليكية، واختبار تأثير وهوبكنسون بار نظم 1-كانت أشرطة "هوبكنسون انقسام" مرفق مشترك لدينامية توصيف المواد للماضي 50 سنة2. كما بذلت جهود لتعديل أشرطة هوبكنسون لاختبار أسعار سلالة المتوسطة والدنيا. بيد أن هذه المرافق عادة أكثر ملاءمة للأوصاف معدل ارتفاع الضغط للمواد (أي، عادة ما تكون أكبر من 200/s). هناك فجوة في الأدبيات المتعلقة بتوصيف معدل الإجهاد من خصائص المواد في معدلات الضغط الوسيطة في المجموعة من 10−200/s (أي بين سلالة كواسيستاتيك وارتفاع معدل النتائج التي تم الحصول عليها من انقسام هوبكنسون أشرطة3)، الذي من المقرر أن محدودية الوصول إلى مرافق والافتقار إلى إجراءات موثوقة لإجهاد متوسط معدل اختبار المواد.
ينطبق إطار تحميل أجهزة هيدروليكية عالية السرعة تحميل العينة سرعة ثابتة ومحددة مسبقاً. هذه تحميل فائدة الإطارات من محول ركود، الذي، في اختبارات الشد، يسمح crosshead للوصول إلى السرعة المطلوبة قبل بدء التحميل. محول سماح يسمح للرأس بالسفر مسافة معينة (مثلاً 0.1 m) للوصول إلى سرعة الهدف وثم يبدأ تطبيق الحمولة للعينة. إطارات تحميل أجهزة هيدروليكية عالية السرعة عادة إجراء اختبارات تحت وضع مكافحة التشرد والحفاظ على سرعة المحرك ثابتة لإنتاج معدلات إجهاد الهندسي المستمر3.
تقنيات قياس استطالة العينة تصنف عادة كجهة اتصال أو تقنيات noncontact4. وتشمل تقنيات الاتصال استخدام أدوات مثل كليب على اكستينسوميتيرس، بينما تستخدم الليزر اكستينسوميتيرس لقياسات noncontact. نظراً لاتصال اكستينسوميتيرس المعرضة لتأثيرات القصور الذاتي، فليست مناسبة للاختبارات الحيوية؛ اكستينسوميتيرس noncontact لا تعاني من هذه المشكلة.
ارتباط الصورة الرقمية (DIC) هو أسلوب قياس إجهاد بصري، وعدم الاتصال، وحقل كامل، ونهج بديل لسلالة قياس لقياس الضغط/تحميل والتغلب على بعض التحديات (مثلاً، ظاهرة الرنين) المرتبطة مع 5من توصيف المواد الحيوية. المقاومة الانفعال يمكن أن تعاني من القيود مثل منطقة محدودة للقياس، ومجموعة محدودة من الإطالة، وأساليب التركيب محدودة، بينما DIC دائماً قادرة على توفير قياس إجهاد كامل الحقل من سطح العينة أثناء التجربة.
الإجراء الذي قدم وصف استخدام إطار تحميل أجهزة هيدروليكية عالية السرعة جنبا إلى جنب مع مدينة دبي للإنترنت، ويمكن استخدامها كوثيقة تكميلية ل مبادئ توجيهية موحدة وضعت مؤخرا6 لتوضيح تفاصيل الإجراء التجريبي. يمكن أن يتبع الفرع المتعلق بالإطار تحميل أجهزة هيدروليكية لمجموعة متنوعة من الأجهزة الاختبار (مثلاً، والشد، والضغط، والقص) وحتى مع تحميل كواسيستاتيك الشائعة الإطارات وكذلك، وبالتالي، يغطي مجموعة واسعة من مرافق. وعلاوة على ذلك، يجوز تطبيق المقطع DIC بشكل منفصل لأي نوع من الاختبارات الميكانيكية أو الحرارية، مع إدخال تعديلات طفيفة عليها.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد العينة
- إعداد الكلب العظم على شكل عينات الشد وفقا لمعيار ISO6 مقدما.
ملاحظة: عينات مماثلة هي أيضا تستخدم4. - تثبيت الانفعال في المقطع علامة التبويب (إلزامية لقياس الحمولة) وفي المقطع المقياس (اختياري لقياس الضغط) للعينة الشد.
- حدد نموذج مناسب لقياس الضغط على أساس الحجم، تمديد الحد الأقصى، اختبار درجة الحرارة، والمقاومة الكهربائية، إلخ4.
- تنظيف سطح العينة بالكحول إزالة أي تلوث وتثبيت قياس الضغط في الموقع الصحيح. تثبيت قسم التبويب سلالة الاستشعار في مساوية أو أكبر من عرض المقطع التبويب من المقطع التي تجتاح والمقطع المقياس ضمان تدفق إجهاد موحد للقيمة الاسمية (أي لا يوجد تركيز الإجهاد)، وخلاف ذلك تحليل عددي يتطلب للتنبؤ بقيمة الضغط في الموقع لقياس الضغط.
- توصيل الأسلاك قياس الضغط على مربع جسر ويتستون. استخدم علامة تبويب اتصال سلك إذا لزم الأمر لتحميل اتصالات الأسلاك الخارجية.
- تأكد من قياس إجهاد القراءة مع تحميل بسيطة وشروط الحدود. تطبيق حمولة معروفة للعينة (مثلاً إنهاء كتلة معروفة من العينة) والتحقق من قراءات الضغط.
- تحضير العينة لمدينة دبي للإنترنت على النحو التالي:
- إعداد سطح العينة مع ميزات عالية التباين. على سبيل المثال، الطلاء العينة الأبيض وسبيكلي أنه مع النقاط السوداء الجميلة. من خلال التجربة والخطأ تطابق نمط البقع واللطخ إلى حجم استشعار الصورة الكاميرا مثل أن كل البقع واللطخ تتألف من حوالي 3 بكسل أو أكثر.
ملاحظة: تجنب إجراء DIC من ناحية أن يتم تثبيت الانفعال إلى منع السمات السطحية غير مرغوب فيها. - اترك الطلاء ليجف قبل الاختبار. اختبار العينة، ويفضل أن يكون ذلك، في نفس اليوم أنها رسمت.
ملاحظة: اعتماداً على نوع والاتساق من الطلاء، وهذا قد يستغرق بضع ساعات. لا تترك العينات الأرقط لفترة طويلة (عدة أيام مثلاً) قبل إجراء الاختبار كما سيؤدي هذا هش يصبح الطلاء ويتساقط أثناء الاختبار.
- إعداد سطح العينة مع ميزات عالية التباين. على سبيل المثال، الطلاء العينة الأبيض وسبيكلي أنه مع النقاط السوداء الجميلة. من خلال التجربة والخطأ تطابق نمط البقع واللطخ إلى حجم استشعار الصورة الكاميرا مثل أن كل البقع واللطخ تتألف من حوالي 3 بكسل أو أكثر.
2-بدء الإجراءات
- تشغيل الطاقة إلى "وحدة التحكم" باستخدام الزر على ال UPS (إمداد الطاقة غير المنقطعة). تحقق من فتح صمام العزل من المضخة إلى "ارتفاع معدل" الإطار، ثم قم بتشغيل على الكمبيوتر.
- من سطح المكتب بدء "تطبيق وحدة تحكم", تحديد التكوين Displacement.cfg حساب معدل عال ، ثم انقر فوق إعادة تعيين لمسح التعشيق 1 (في إطار ضوابط محطة).
ملاحظة: المؤشرات الأخرى اثنين (البرنامج 1 و بوابة 1) سيكون الحمراء نظراً لارتفاع الضغط الهيدروليكي لم يطبق حتى الآن. - تحقق السيطرة الخالصة حتى يمكن التحكم في الإطار فقط من البرنامج (وليس من الهاتف).
- الآن، بدء تشغيل المضخة الهيدروليكية (HPU) وفتح المتعددة الخدمات (HSM 1) واحدة بواحدة (3 مجموع). لكل حالة الانتظار حتى يتوقف انخفاض مؤشر وامض قبل الضغط ارتفاع المؤشر. إذا كان قد تم الضخ إيقاف لفترة طويلة، انتظر لمدة 30 ثانية قبل اختيار عالية لإعطاء الوقت تغذية مضخة لتوريد النفط إلى مضخة الضغط العالي.
- ومرة أخرى، من سطح المكتب، بدء تشغيل البرنامج "تصميم الاختبار". من شريط الأدوات تأكد هي HPU و HSM 1 على (الأخضر). من القائمة العلوية ملف > جديد > اختبار من قالب تحديد القوالب المخصصة، ومن ثم حدد اختبار التوتر.
3-الإعداد الانفعال
- الانتقال إلى عنصر تحكم تحميل الإطار crosshead (بجوار الهاتف)، وقم بالتبديل إلى انخفاض معدل (رمز السلحفاة).
- داخل غرفة الاختبار قم بتوصيل أسلاك strain gauge(s) العينة إلى مربع قياس الضغط باستخدام رمز اللون (الأحمر والأبيض والأسود). إذا كان هناك واحد فقط سلالة الاستشعار، استخدم سلسلة SG 1.
ملاحظة: يؤدي الأحمر هو محطة منفصلة (الإثارة + أو--)، وهي بالأبيض والأسود بمعنى ويؤدي إشارة. - في "تطبيق وحدة تحكم"، وفي إطار المساعدة المدخلات الذهاب إلى سلالة 1 (أو 2) لتحديد نطاق الحد الأقصى من الضغوط (أي 2% أو 5% أو 10%). على سبيل المثال، إذا تم اختيار 5%، البرنامج خرائط هذا من 50,000 µε لإخراج 10 فولت ولا يمكن قياس اجهادات تتجاوز 5 في المائة.
- قم بتشغيل البرنامج "مكيف الأداة المساعدة" لتكوين الانفعال وتحقيق التوازن بين جسر ويتستون وفقا للخطوات التالية:
- حساب الجهد الناتج باستخدام الصيغة لجسر ويتستون:
هنا، تس هو الجهد الناتج، الخامسه هو الجهد الإثارة، فرنك غيني هو عامل المقياس، اليورو1 هو 50000 (5 في المائة)، بينما اليورو2،3من اليورو، واليورو4 صفر (إنجاز جسر).
- حساب الجهد الناتج باستخدام الصيغة لجسر ويتستون:
- حساب الربح استخدام المعادلة التالية:
- في تكييف البرمجيات فائدة، وهناك خيارات 1, 8 و 64 و 512 لاكتساب Preamp، بينما قيمة كسب أمبير وظيفة محدودة إلى 9. 9976. حساب أمبير وظيفة كسب استناداً إلى خيارات مختلفة من 1, 8 و 64 و 512 لاكتساب Preamp استخدام المعادلة التالية:
- حدد كسب Preamp أدنى أن يعطي خارجاً أمبير وظيفة كسب أقل من 9.9976 ومدخلات البرنامج أداة لتكييف هذه القيم.
- قم بتشغيل برنامج "تكوين اقتناء البيانات سرعة عالية". تحت الضغط الذي أدخل القنوات (قناة 3 و 4)، مجموعة واسعة النطاق من قياس الضغط (مثل 50,000).
ملاحظة: القناة 1 و 2 هي مكرسة للتشرد وقوة، على التوالي. - إزاحة الانفعال إلى الصفر وفقا للخطوات التالية:
- أولاً في البرمجيات، وإزالة أية قيم الإزاحة لقنوات السلالة (إحضار قيم الإزاحة إلى الصفر).
ملاحظة: هذه العملية قد يتعين القيام به عند اختبار العينة هو يستريح (مثلاً في الجدول) وليس تحت تحميل. - ثم ضبط المعلمة توازن الجسر جلب سلالة قراءات تقريبا إلى الصفر. وهذه هي الخطوة التكيف الخشنة.
- ثم قم بضبط المعلمة صفر التغذية المرتدة ، لتحقيق قيمة الضغط في برنامج إدارة الإجهاد تماما إلى الصفر. هذه الخطوة هي تسوية غرامة.
- لأؤكد معلمات الإدخال كانت صحيحة، انقر فوق الخيار تمكين تحول .
ملاحظة: ينبغي قراءة قيمة إجهاد في "تطبيق وحدة تحكم" البرمجيات 1640 µε (أما مع + أو--علامة). تذكر أن تقوم بإيقاف التحويلة إزالة المقاوم التحويلة من جسر ويتستون. قيمة إجهاد سيعود إلى الصفر.
- أولاً في البرمجيات، وإزالة أية قيم الإزاحة لقنوات السلالة (إحضار قيم الإزاحة إلى الصفر).
- إذا كان هناك اثنان من الانفعال في العينة، في برنامج الأداة المساعدة مكيف، انقر فوق 2 السلالة وكرر جميع الخطوات إعداد مقياس الضغط.
4-تصاعد اختبار العينة
- في "تطبيق وحدة تحكم" تنشيط عنصر تحكم يدوي وأدخل موضع الرأس للتمديد الكامل في-125 ملم.
- ثم انقر فوق إيقاف تشغيل خانة الاختيار تمكين الأمر دليل وقم بإلغاء تحديد مربع عنصر التحكم الحصري .
- استخدام المباراة المتصاعدة لمحاذاة القسيمة داخل قبضة. يمكن استخدام سلك مطاطا لعقد محول الركود في موقف تراجع إعطاء غرفة لتثبيت القسيمة. تشديد القسيمة في قبضة السفلي أولاً.
- على الهاتف دفع رمز مفتاح في الزاوية اليمنى العليا لتنشيط الجهاز. تأكد من أن مربع السيطرة الحصرية على البرمجيات دون رادع. تأكد من قبضة الأعلى فضفاض لمنع التطبيق غير مرغوب فيه للتحميل للعينة.
- إزالة سلك مطاطا ودفع عجلة الرمز أدناه رأس على وحدة تحكم لتنشيطه. ببطء بإدارة العجلة لإسقاط الرأس حتى هو سحب الذراع السفلي من محول الركود الكامل تقريبا و crosshead في-125 مم تقريبا.
ملاحظة: يمكن قراءة موقف الرئيس على الهاتف.
- إزالة سلك مطاطا ودفع عجلة الرمز أدناه رأس على وحدة تحكم لتنشيطه. ببطء بإدارة العجلة لإسقاط الرأس حتى هو سحب الذراع السفلي من محول الركود الكامل تقريبا و crosshead في-125 مم تقريبا.
- على الهاتف دفع رمز المفتاح مرة أخرى لإلغاء تنشيط الهاتف. العودة إلى جهاز الكمبيوتر والتحقق من "تطبيق وحدة تحكم" مربع عنصر التحكم الحصري واستخدام عنصر تحكم يدوي لإحضار الرأس بالضبط-125 مم. قبضة الأعلى فضفاضة حتى لا يكون هناك لا تحميل تطبيق للقسيمة.
- الآن، تشديد قبضة أعلى مع وجع ومفتاح بالتناوب بمحول الركود. لا تويست القسيمة مع تشديد القبضة.
- تحقق غسالات دوامة بين محول الركود و crosshead المتوسطة وتأكد من أنها ضيقة وهناك لا إزالة المحوري على طول القطار التحميل.
- مرة أخرى، باستخدام مربع عنصر التحكم crosshead العودة الإطار إلى ارتفاع معدل (رمز الأرنب)، وتأكد من أحكام إغلاق أبواب الضميمة.
- لمسح مرة أخرى على الكمبيوتر، انقر المتداخلة إعادة تعيين (على الجانب الأيسر من تطبيق وحدة تحكم).
ملاحظة: المتداخلة تشمل "التعشيق 1" (تعشيق سلسلة يمر عبر كافة الإطارات والمضخة الهيدروليكية)، "البرنامج 1" (برامج الكمبيوتر التي يسيطر عليها، على سبيل المثال، سرعة عالية/منخفضة)، "بوابة 1" (الضميمة ومعدل التبديل)، و "توقف ج 1" (التي تسيطر عليها stop (إيقاف) . - عندما يكون هناك أي نية لنقل الرأس يدوياً، قم بإلغاء تحديد مربع تمكين دليل الأوامر في قائمة دليل الأوامر لتجنب دخول عدد البرامج بطريق الخطأ، ونقل الرئيس.
5-DIC إعداد إعداد
- قم بتوصيل كاميرا عالية السرعة إلى الكمبيوتر باستخدام "كبل LAN جيجابت".
- الاتصال في مربع "الإدخال/الإخراج الرقمي" كاميرا عالية السرعة وتحكم الإطار MTC.
- قم بتوصيل الكمبيوتر إلى وحدة تحكم الإطار التجاري المتعدد الأطراف من خلال مربع دق. يتم نقل إشارات القوة والتشريد من وحدة تحكم النظام التجاري المتعدد الأطراف بالكمبيوتر من خلال هذا المربع.
- قم بتوصيل كاميرا عالية السرعة إلى مربع دق إشارة الزناد وإشارة التزامن.
- تركيب الكاميرا على قاعدة الإطار التحميل لتجنب الحركة النسبية بين العينة والكاميرا أثناء الاختبار، كما الإطار تهتز بسبب التأثير.
- ضع الكاميرا بعناية للتأكد من الاستشعار صورة موازية للعينة. استخدام telecentric عدسة (مثلاً، علم البصريات الهندسية 23-64with مجال رؤية 64 × 48 مم ومسافة عمل 182 ملم) الحد من إمكانية تشويه المنظور من اقتراح الخروج من الطائرة.
- أثناء إعداد الكاميرا، ينظر تشوه النهائي للعينة والتأكد من مجال الرؤية للكاميرا وتغطي العينة في جميع أنحاء الاختبار الكامل.
- لإعداد برامج الاتصالات في جهاز الكمبيوتر، حدد الشبكة ومركز المشاركة من لوحة التحكمفي Windows. ثم انقر فوق "اتصال محلي".
- حدد بروتوكول إنترنت الإصدار 4 (TCP/IPv6) في خصائص الاتصال المحلي ، وتعيين عنوان IP.
- فتح برنامج عارض "التصوير عالي السرعة" وانقر فوق كشف ثم قم بحفظ الإعداد.
- انقر فوق زر الخيار الكاميرا وحدد علامة التبويب الإدخال/الإخراج تعيين إشارات خارجية.
- لتعيين معدل الإطار والقرار الإطار، انقر فوق الزر المتغير . تعيين تكرار الكاميرا ومعدل اقتناء البيانات مربع اقتناء (دق) إلى نفس الرقم كنظام حيازة البيانات عالية السرعة في تحميل الإطار لتسهيل هذه الخطوة تحليل البيانات
- فتح العالية السرعة دق في عارض "التصوير عالي السرعة" وتحديد القنوات المطلوبة والعينات لكل إطار.
- بعد إعداد الكاميرا، التقاط العديد من الصور الثابتة وحساب الحقل الضغط باستخدام روتين ارتباط الصورة.
ملاحظة: الضغط الأقصى وتشريد يقاس من هذه الكلمة الضجيج يتم ملاحظة ويوفر مقياسا نوعيا لجودة الصورة.
6-تشغيل الاختبار
- في اختبار تصميم البرمجيات، من أعلى القائمة اتبع ملف > جديد > اختبار > اختبار من قالب. ثم ضمن قوالب مخصصة فتح اختبار التوتر.
- حدد تشغيل اختبار جديد وقم بإدخال اسم ملف صالح (عادة اسم القسيمة دون مسافات). تعديل الحقول حسب الحاجة؛ ثم انقر فوق موافق.
- في حالة تضمين الانفعال، تذكر لإدخال عدد القناة 4.
- نقطة البداية عادة-125 مم. هذا أمر مهم لأنه إذا لم يكن هذا صحيحاً الرأس سينتقل إلى هذه القيمة قبل بدء الاختبار ربما إتلاف القسيمة.
- القيم الافتراضية ارتفاع معدل اكتساب السرعة و حجم المخزن المؤقت هي 50 إلى 20,000، على التوالي. اعتماداً على مدة الاختبار والوقت المطلوب القرار (الفاصل الزمني بين نقاط البيانات)، قم بتعديل هذه الأرقام إذا لزم الأمر.
ملاحظة: يؤدي المعلمات الافتراضية في حفظ البيانات لمدة 0.4 s. - لتحديد معدل المنحدر الأسمى المطلوب سرعة الرأس (على سبيل المثال، 8,000 مم/ثانية)، ثم انقر فوق موافق.
- سوف تظهر سلسلة من المطالبات، تذكير للتحقق من أوقات الأجهزة الرئيسية، وسيبدأ بعد ذلك الاختبار بالنقر على أيقونة تشغيل .
- على "وحدة التحكم" تبديل وضع حدد ارتفاع معدل. يقوم هذا بتنشيط الصمام كبيرة لارتفاع معدل تحميل التطبيق. الإعداد الافتراضي هو تحديد 1 صمام (الضوء على).
- على شاشة الكمبيوتر، يتم عرض سلسلة من الخطوات. اتبع الخطوات.
- في "وحدة التحكم"، تخفض بتبديل الذراع وشحن البطاريات . النظام الآن جاهزاً.
- اضغط على النار لإكمال الاختبار.
- تبديل وضع حدد مرة أخرى إلى معيار واضغط العودة إلى بدء (الزر الأخضر) في وحدة التحكم للعودة الرأس من اندكاب (125 مم).
- الانتقال إلى عنصر التحكم crosshead والتبديل مرة أخرى إلى انخفاض معدل (رمز السلحفاة).
- فتح العلبة وأخذ العينة. العثور على ملفات البيانات المخزنة على الكمبيوتر
C:\Datafiles\High "معدل البيانات" (لارتفاع معدل البيانات) وفي C:\Datafiles\Low معدل البيانات (لانخفاض معدل البيانات).
7-إيقاف تشغيل الإجراء
- في "وحدة تحكم تطبيق" البرمجيات دورة HSM 1 إلى منخفض (أصفر) ومن ثم إلى إيقاف (أحمر). وهذا إغلاق المتشعبة وإيقاف المضخة.
- حفظ في برنامج تصميم الاختبار، اختبار التشغيل، إذا لزم الأمر، بالتالي من القائمة العلوية ملف > حفظ ثم اختر الاختبار. قم بإغلاق برنامج تصميم الاختبار.
- أغلق تطبيق وحدة تحكم. حفظ المعلمات قبل إغلاق البرنامج، إذا لزم الأمر. إيقاف تشغيل الكمبيوتر.
- إغلاق صمام هيدروليكي (رافعة كبيرة)، وإيقاف تشغيل الطاقة إلى "وحدة التحكم" مرة أخرى باستخدام زر الطاقة على UPS.
8-بيانات التحليل
- تصدير البيانات الخام من الكمبيوتر تحميل الإطار في برامج ما بعد المعالجة للاختيار.
- حساب التحميل الفعلي من قراءات قياس الضغط التي شنت على المقطع المقياس ومقارنتها مع البيانات تحميل الخام من سرعة عالية دق. إذا كان رنين في دق البيانات عالية السرعة الشديدة، استخدام التحميل محسوب من قياس الضغط بالتالي الخطوات4.
- حساب الضغط في المقطع المقياس، σقياس، استناداً إلى التحميل محسوب، ف، والمقطع العرضي العينة في المقطع المقياس، علامةx-القسم:
- الحصول على الضغط على المقطع المقياس من واحدة من الطرق التالية:
- متوسط الإجهاد في المقطع المقياس:
- حساب استطالة قسم التبويب بمعرفة طول قسم التبويب ومعامل مرونة في العينة، الحمل ومساحة مقطعية.
ملاحظة: إذا كان معامل المرونة وظيفة معدل الضغط، مطلوب إجراء متكررة (التفاصيل موضحة في مرجع7). - طرح استطالة قسم التبويب من استطالة العينة كاملة (أي تحميل الإطار الرئيسي التشرد) للحصول على استطالة المقطع المقياس.
- حساب متوسط الضغط في المقطع المقياس استناداً إلى استطالة قسم قياس وطول الأولية.
- حساب استطالة قسم التبويب بمعرفة طول قسم التبويب ومعامل مرونة في العينة، الحمل ومساحة مقطعية.
- سلالة محلية من مدينة دبي للإنترنت:
- تحديد الموقع في المقطع المقياس حيث فشل العينة (أي انقسام في اثنين) وتقييد الحقل سلالة لمنطقة محلية في المنطقة المجاورة للقسم الفشل.
- قياس وتسجيل الضغط في المنطقة المحلية باستخدام DIC تجهيز برامج الاختيار.
- متوسط الإجهاد في المقطع المقياس:
- رسم منحنى الإجهاد-الانفعال التي تم الحصول عليها من الخطوات السابقة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
مدة اختبار ديناميكي قابل للمقارنة عادة إلى الوقت المطلوب لموجات الإجهاد السفر رحلة ذهابا وإيابا على طول القطار تحميل (أي السيطرة والعينة وتحميل) النظام1. اختبار ديناميكي صالحاً إذا كان العدد والسعة لموجات الإجهاد أثناء اختبار ديناميكي يتم التحكم حيث أن يتحقق توازن ديناميكي، وتجارب العينة تشوه متجانسة بمعدل سلالة ثابتة تقريبا. مشروع مجتمع مهندسي السيارات (SAE) J2749 ساي المعيار8 يتطلب على الأقل 10 الموجات المنعكسة المرنة للنشر من خلال العينة قياس الطول قبل نقطة خضوع العينة. وعادة ما يكون أعلى تردد طبيعي نظم رنين ذبذبات (أي ذبذبات الإشارة، عادة في استجابة لخطوة الإدخال) مع الاتساع أقل. هذه الظاهرة رنين هو التحدي الرئيسي في اختبار ديناميكي في المتوسط إلى معدلات عالية الضغط. مستوى الرنين (أي التردد والسعة للإشارة تتأرجح) تحديد ما إذا كانت تحميل الخام البيانات المتحصل عليها من الإطار تحميل مقبولة أم لا. ويبين الشكل 1 أمثلة من إشارات الحمل لاختبارات مختلفة اثنين. في كلا الاختبارين، تتم مقارنة التحميل التي تم الحصول عليها من الإطار التحميل للتحميل حساب استناداً إلى إخراج سلالة الاستشعار المثبتة على المقطع تبويب العينات. على الرغم من أن كلا من هذه التجارب أجريت بشكل صحيح، لا يمكن استخدام تحميل البيانات المستخرجة مباشرة من الارتباط قوة الإطار تحميل للقضية هو مبين في الشكل 1ب. وفي هذه الحالة، استخدام أسلوب قياس تحميل بديلة، مثل علامة التبويب قسم قياس الضغط، من الضروري؛ بينما، البيانات تحميل الخام من تحميل الإطار (كما هو مبين في الشكل 1) اتفاق جيد مع السلالة قياس الأحمال. في مثل هذه الحالات، كذلك يمكن إجراء الاختبارات دون تثبيت علامة التبويب المقطع الانفعال ويمكن قراءة التحميل مباشرة من خلال تحميل الإطار قوة الارتباط. وقد لوحظ ظاهرة رنين سابقا بسائر الباحثين3،9،،من1011. السعة وتردد الذبذبات تحدد استناداً إلى معلمات مثل عينات المواد، والهندسة، ومعدل الضغط، وعند الجمع بين كل هذه العوامل تؤدي إلى رنين طفيفة، يتم استخدام البيانات الخام مباشرة أو، إذا لزم الأمر، وبعد تطبيق تقنيات تجانس ثانوية مثل التصفية.
ويرد في الشكل 2مثالاً نموذجياً للنتائج DIC عينة ألومنيوم دوجبوني. تطور حقل إجهاد مع مرور الوقت في المقطع المقياس كامل يرد في هذا الشكل. العينة كانت ثابتة في قبضة السفلي، وقبضة أعلى تطبيق التوتر. في هذا الاختبار، كاميرا عالية السرعة كان معدل إطار 50,000 هرتز والقبض على حوالي 100 الصور أثناء الاختبار، ولكن الصور التي تظهر في هذا الشكل 0.4 مللي وبصرف النظر. سلالة موحدة ضمن شريحة معينة من العينة يظهر التحميل السليم وتحليل البيانات أثناء الاختبار. ويرجع فقدان الارتباط DIC في الصورة الأخيرة necking الحاد، الذي أسفر عن الطلاء يتساقط، وأمرا لا مفر منه فورا قبل الفشل على مقربة منطقة الفشل.
ويوضح الشكل 3 منحنيات الإجهاد-الانفعال التي تم الحصول عليها من مدينة دبي للإنترنت وتحميل الإطار crosshead التشرد البيانات. وهذا الرقم يبين متوسط الإجهاد-الانفعال في المقطع المقياس كامل ويرد فقط لإثبات صحة التقنيات واتفاق جيد بين النتائج. عند دراسة نيكينج المحلية في المقطع المقياس عن طريق مدينة دبي للإنترنت، لا يمكن مقارنة النتائج مع سلالات متوسط الحصول على أكثر من مقطع قياس كامل. خلال هذه الظاهرة نيكينج، معظم من التشوه يحدث في منطقة نيكينج وبقية المقطع المقياس لا تمتد إلا يتحرك تقريبا كهيئة جامدة. ولذلك، عند حساب متوسط الضغط على المقطع المقياس، هذا الامتداد المحلية في منطقة نيكينج تم تعيينه إلى المقطع المقياس كامل مع طول أطول، مقارنة بطول منطقة نيكينج، وسيؤدي إلى سلالة فشل أقل.
الشكل 1 : مقارنة للتحميل التي تم الحصول عليها من خلال تحميل الإطار قوة الارتباط وحسابها من قياس الضغط. ظاهرة الرنين في القوة ربط البيانات (الخط الأزرق المنقط) لحالة (أ) مقبول والحالة (ب) أمر غير مقبول. لوحات (أ) و (ب) إظهار أمثلة على النتائج التجريبية على اختبارين مع عينات مختلفة (مثل المواد، البعد، إلخ) ومعدل الإجهاد. ويوضح في كل شخصية، تحميل البيانات التي تم الحصول عليها من الإطار تحميل (أزرق منقط) وتحسب من قراءات قياس الضغط (الأحمر الصلبة). مستوى التذبذب (أي رنين) في تحميل البيانات الإطار في لوحة صغيرة (أ) يوضح أن هذا الاختبار لا تتطلب أجهزة قياس الضغط، ولكن رنين حاد يظهر في لوحة (ب) يجعل أجهزة قياس الضغط اللازمة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 : سلالة حقل في المقطع المقياس عينة دوجبوني الألومنيوم أثناء الاختبار. قيم الضغط في م/م والصور 0.4 مللي ثانية عن بعضها البعض. تظهر نتائج DIC في المقطع المقياس العينة دوجبوني المعدني في هذا الشكل. وتعرض خمسة لقطات مختلفة (من أصل 100 الصور التي اتخذت) تبين تطور السلالة وعينه تمتد مع مرور الوقت. ويرد أيضا أسطورة كل الصور لتحديد مستوى الإجهاد المرتبطة لكل لون. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 : استخراج مقارنة الإطار التحميل و DIC منحنيات متوسط الإجهاد-الانفعال أكثر من مقطع قياس كامل- وترد هنا منحنيات الإجهاد-الانفعال مصممة من نتائج الإطار التحميل (منقط أزرق) والمستخرجة من نتائج DIC (الأحمر الصلبة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
البيانات الأولية التي تم الحصول عليها من التجربة يتأثر بموقع الهندسة والانفعال العينة في العينة. تحميل البيانات في الضغط المنخفض معدل الاختبارات الديناميكية اكتسبها غسالة كهربائية بيزو إدراجها في الإطار حمولة معدل أعلى من سلالة (بروس et al. 3 اقترح > 10/s، بينما بالنسبة وانغ وآخرون. 9 أبلغ هذا الحد لتكون 100/s) يعانون عادة من ذبذبات السعة الكبيرة بسبب موجات الحيوية المرتبطة بالتحميل. كما هو مبين في الشكل 1مزيج من مواد العينة ، معدل الهندسة وسلالة قد تجعل إشارة غسالة تحميل غير عملي نظراً لمستوى عال من الضوضاء. ومن ثم يجب اعتبار النهج البديلة لتحميل القراءة، من التي تثبيت مقياس الضغط على علامة التبويب هو الجزء من العينة الأكثر شيوعاً3. من أجل حساب الحمل من البيانات المقاسة السلالة، أنها حاسمة لضمان بقاء القسم التبويب (حيث تم تثبيت تحميل حساب سلالة الاستشعار) في نظام مطاط تشوه أثناء الاختبار. أيضا كما هو موضح في قسم البروتوكول، بغية ضمان عدم وجود أي آثار الحدود (أي بسبب مبدأ سانت فينانت) الانفعال المطلوبة ليتم تثبيتها بعيداً عن قبضة القسم (حيث أنها تتأثر محلياً بالحمل)، أو القياس المقطع (حيث تزعج تغييرا في هندسة تدفق موحدة من الإجهاد)، خلاف ذلك يلزم تحليل العناصر المحدودة للتعويض عن معامل تركيز الإجهاد4. أثناء هذه الخطوة تحليل البيانات، استخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التصفية، مثل سرعة فورييه تحويل (FFT) وفي المتوسط، من أجل إزالة أو تقليل مستوى الضوضاء هو أيضا الإبلاغ عن12. بيد أن هذا النهج ينطوي على خطر ربما إخفاء سلوك الغلة ولذلك لا ينصح.
كما أن التحدي الرئيسي في إجهاد متوسط معدل الاختبارات الميكانيكية، رنين عادة ينتج من مصدرين رئيسيين: انتشار الموجات، ونظام رنين13. مختلف الباحثين يوصي بالسماح لأكثر من ثلاث رحلات ذهابا وإيابا5،14 (10 رحلات ذهابا وإيابا في حالة البوليمرات1،8) موجات الإجهاد من خلال قياس طول بغية التوصل إلى ديناميكية التوازن. لسلالة معدلات أكبر من 200/s، يقلل مدة الاختبار ترتيب 0.1 مرض التصلب العصبي المتعدد، وهو مماثل لثلاثة من الوقت ذهابا وإيابا وبالتالي نظم بار (مثلاً هوبكنسون) المفضل عبر الإطارات الهيدروليكية مضاعفات الحمل. المصدر الثاني لتحميل إشارة التذبذب تتصل رنين ظاهرة1،14،15،16،17،،من1819 , 20 , 21، والذي يحدث عندما يؤدي الدافع أثناء تحميل تطبيق نظام اختبار يتذبذب بسبب القصور الذاتي آثار22. تستخدم المشابك خفيفة الوزن وتركيب العينة أقرب قدر الإمكان إلى ارتباط القوة تكون فعالة للحد من تأثير رنين15،23 لسلالة معدلات أقل من 100/s. أن العامل الأبرز في الحد من رنين تحسين أسلوب القياس كما تمت مناقشته على نطاق واسع في الأدب3،،من910،11،16 ،17 حيث سلمت تحميل بيزو كهربائية غسالات (قوة الروابط) بأنه غير مناسب لسلالة معدلات تتجاوز 100 s1، بسبب ما تأخر وذبذبات3،15. حل مشترك، كما عرضت هنا، تشارك إرفاق الانفعال في المقطع التبويب من العينة1،3،،من910،11،16 ،17. يجب تأكيد إجراء تقييم بعد الفحص للعينة الفاشلة أن حدث فشل العينة في المقطع المقياس، مع أي علامات للانزلاق لاحظ في قبضة الأقسام. وينبغي أيضا تقييم معدل الضغط لضمان أنها ظلت ثابتة خلال اختبار ديناميكي24.
شكل مغلق حلول1،11 أو تحليل العناصر المحدودة10،،من2526 وقد استخدمت مجموعة متنوعة من مجموعات بحثية لنموذج وسيطة لسلالة ارتفاع معدل الاختبارات. تساعد هذه الدراسات على فهم فيزياء الظواهر في هذه الاختبارات، فضلا عن تصميم العينة المستهدفة والأمثل للتوصل إلى نتائج يمكن الاعتماد عليها؛ ومع ذلك الإجراء التجريبي كما هو موضح هنا لا تزال المصدر الرئيسي لبيانات توصيف المواد. تتضمن خصائص المواد، التي تم الحصول عليها من هذه التحقيقات التجريبية، في محاكاة جديدة، المصمم نموذج لسيناريوهات الفشل دينامية معقدة، مثل حوادث السيارات واسعة النطاق.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
الكتاب نعترف بمساعدة كبيرة من كليشتش أحرق وميشيل ديلانوي، موسكلوو تايلر، كيربي فريزر، جوشوا Ilse وأليكس نافتيل. هو أيضا عن تقديره للدعم المالي بكندا مجلس البحوث الوطني (NRC) من خلال برنامج تكنولوجيا المواد الأمنية (SMT).
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 |
References
- Xiao, X. Dynamic tensile testing of plastic materials. Polymer Testing. 27 (2), 164-178 (2008).
- Nemat-Nasser, S., Isaacs, J. B., Starrett, J. E. Hopkinson techniques for dynamic recovery experiments. Proceedings of Royal Society of London A Mathematical Physical and Engineering Sciences. 435 (1894), 371-391 (1991).
- Bruce, D., Matlock, D., Speer, J., De, A. Assessment of the strain-rate dependent tensile properties of automotive sheet steels. SAE World Congress. , Detroit, United States. (2004).
- Rahmat, M. Dynamic mechanical characterization of aluminum: analysis of strain-rate-dependent behavior. Mechanics Time-Dependent Materials. , (2018).
- Gray, G., Blumenthal, W. R. Split-Hopkinson pressure bar testing of soft materials. 8, ASTM International. Materials Park, OH. 1093-1114 (2000).
- ISO 26203-2:2011; Metallic materials-Tensile testing at high strain rates-Part 2: Servo-hydraulic and other test systems. , International Organization for Standardization. Switzerland. 15 (2011).
- Rahmat, M., Naftel, A., Ashrafi, B., Jakubinek, M. B., Martinez-Rubi, Y., Simard, B. Dynamic Mechanical Characterization of Boron Nitride Nanotube - Epoxy Nanocomposites. Polymer Composites. , In Press (2018).
- SAE, High strain rate testing of polymers. SAE International. , 27 (2008).
- Wang, Y., Xu, H., Erdman, D. L., Starbuck, M. J., Simunovic, S. Characterization of high-strain rate mechanical behavior of AZ31 magnesium alloy using 3D digital image correlation. Advanced Engineering Materials. 13 (10), 943-948 (2011).
- Mansilla, R. A., García, D., Negro, A. Dynamic tensile testing for determining the stress-strain curve at different strain rate. 6th International Conference on Mechanical and Physical Behaviour of Materials Under Dynamic Loading. 10 (9), Krakow, Poland. 695-700 (2000).
- Zhu, D., Mobasher, B., Rajan, S. D., Peralta, P. Characterization of Dynamic Tensile Testing Using Aluminum Alloy 6061-T6 at Intermediate Strain Rates. Journal of Engineering Mechanics. 137 (10), 669-679 (2011).
- Schossig, M., Bieroegel, C., Grellmann, W., Bardenheier, R., Mecklenburg, T. Effect of strain rate on mechanical properties of reinforced polyolefins. 16th European Conference of Fracture. , Kluwer Academic Publishers. Alexandroupolis, Greece. 507-508 (2006).
- Xia, Y., Zhu, J., Wang, K., Zhou, Q. Design and verification of a strain gauge-based load sensor for medium-speed dynamic tests with a hydraulic test machine. International Journal of Impact Engineering. 88, 139-152 (2016).
- Yang, X., Hector, L. G., Wang, J. A Combined Theoretical/Experimental Approach for Reducing Ringing Artifacts in Low Dynamic Testing with Servo-hydraulic Load Frames. Experimental Mechanics. 54 (5), 775-789 (2014).
- Xia, Y., Zhu, J., Zhou, Q. Verification of a multiple-machine program for material testing from quasi-static to high strain-rate. International Journal of Impact Engineering. 86, 284-294 (2015).
- Yan, B., Kuriyama, Y., Uenishi, A., Cornette, D., Borsutzki, M., Wong, C. Recommended Practice for Dynamic Testing for Sheet Steels - Development and Round Robin Tests. SAE International. , Detroit, United States. (2006).
- Borsutzki, M., Cornette, D., Kuriyama, Y., Uenishi, A., Yan, B., Opbroek, E. Recommendations for Dynamic Tensile Testing of Sheet Steels. International Iron and Steel Institute. , Brussels, Belgium. (2005).
- Rusinek, A., Cheriguene, R., Bäumer, A., Klepaczko, J. R., Larour, P. Dynamic behaviour of high-strength sheet steel in dynamic tension: Experimental and numerical analyses. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design. 43 (1), 37-53 (2008).
- Diot, S., Guines, D., Gavrus, A., Ragneau, E. Two-step procedure for identification of metal behavior from dynamic compression tests. International Journal of Impact Engineering. 34 (7), 1163-1184 (2007).
- LeBlanc, M. M., Lassila, D. H. A hybrid Technique for compression testing at intermediate strain rates. Experimental Techniques. 20 (5), 21-24 (1996).
- Xiao, X.
- Othman, R., Guégan, P., Challita, G., Pasco, F., LeBreton, D. A modified servo-hydraulic machine for testing at intermediate strain rates. International Journal of Impact Engineering. 36 (3), 460-467 (2009).
- Kwon, J. B., Huh, H., Ahn, C. N. An improved technique for reducing the load ringing phenomenon in tensile tests at high strain rates. Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics. Costa Mesa, United States. , Springer New York LLC. (2016).
- Pan, W., Schmidt, R. Strain rate effect in material testing of bulk adhesive. 9th International Conference on Structures Under Shock and Impact. 87, The New Forest. United Kingdom. 107-116 (2006).
- Zhang, D. N., Shangguan, Q. Q., Xie, C. J., Liu, F. A modified Johnson-Cook model of dynamic tensile behaviors for 7075-T6 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds. 619, 186-194 (2015).
- Fitoussi, J., Meraghni, F., Jendli, Z., Hug, G., Baptiste, D. Experimental methodology for high strain-rates tensile behaviour analysis of polymer matrix composites. Composites Science and Technology. 65 (14), 2174-2188 (2005).
