כאן אנו מציגים מתודולוגיה אפיון דגימות מתיחה דינמית במחירים למתח ביניים באמצעות מסגרת עומס הידראולי-servo במהירות גבוהה. נהלים זן מד מכשור וניתוח, כמו גם עבור תמונות דיגיטליות מתאם המתח המידות דגימות, גם מוגדרים.
Method Article
כאן אנו מציגים מתודולוגיה אפיון דגימות מתיחה דינמית במחירים למתח ביניים באמצעות מסגרת עומס הידראולי-servo במהירות גבוהה. נהלים זן מד מכשור וניתוח, כמו גם עבור תמונות דיגיטליות מתאם המתח המידות דגימות, גם מוגדרים.
התגובה מכני של חומר תחת עומס דינמי היא בדרך כלל שונה ההתנהגות שלה בתנאים סטטי; לכן, הציוד quasistatic ואת הנהלים המשמש אפיון חומרים אינם ישימים עבור חומרים תחת עומסים דינאמיים. התגובה דינמי של חומר תלוי קצב דפורמציה שלה, היא מחולקת באופן כללי גבוה (קרי, גדול מ- 200/s), בינוני (קרי, 10−200/s), מתח נמוך דרג משטרים (קרי, להלן 10/s). כל שיחות משטרים כאלה עבור מתקנים ספציפיים והפרוטוקולים בדיקות להבטיח את המהימנות של הנתונים נרכשים. בשל גישה מוגבלת פרוטוקולי בדיקה המאומת ומתקני סרוו-הידראולי במהירות גבוהה, יש פער בולט בתוצאות בקצב למתח ביניים. כתב היד הנוכחי מציג פרוטוקול המאומת על אפיון חומרים שונים במחירים האלה למתח ביניים. מד מתח מכשור ופרוטוקולים המתאם תמונה דיגיטלי כלולים גם כמו מודולים ללא תשלום כדי לחלץ את הרמה עליונה של נתונים מפורטים של כל בדיקה בודדת. דוגמאות של נתונים גולמיים, המתקבל מגוון רחב של חומרים והתקנות הבדיקה (למשל, מתיחה והטיה של) מוצג מתואר ההליך ניתוח ישמש לעיבוד נתוני הפלט. לבסוף, נדונים האתגרים של אפיון דינאמיים באמצעות פרוטוקול הנוכחי, יחד עם המגבלות של המתקן ודרכי התגברות על בעיות פוטנציאליות.
לרוב החומרים להפגין מידה מסוימת של זן שיעור התלות שלהם התנהגות מכני1 ו, לכן, בדיקות מכניות שנערך רק במחירים זן quasistatic אינה מתאימה לקבוע את מאפייניו גשמי דינאמי יישומים. התלות של קצב זן של חומרים ייחקר בדרך כלל באמצעות חמישה סוגים של מערכות בדיקה מכאנית: קונבנציונאלי בורג נסיעה עומס מסגרות, מערכות סרוו-הידראולי, מערכות סרוו-הידראולי ברמה גבוהה, ההשפעה בודקי ומערכות בר Hopkinson 1. פיצול Hopkinson ברים היה מתקן נפוצות עבור אפיון חומרים עבור העבר דינמי 50 שנה2. היו גם המאמץ המושקע Hopkinson ברים לבחון במחירים למתח ביניים ותחתון. עם זאת, מתקנים אלה הם בדרך כלל יותר מתאים אפיוני קצב למתח גבוה של החומר (קרי, בדרך כלל גדול מ- 200/s). יש פער הספרות על קצב זן אפיון תכונות החומר במחירים למתח ביניים בטווח של 10−200/s (קרי, בין זן quasistatic וגבוה קצב תוצאות המתקבל פיצול Hopkinson ברים3), שבו הוא אמור גישה מוגבלת מתקנים וחוסר הליכים אמין למתח ביניים קצב הבדיקות גשמי.
מסגרת עומס הידראולי-servo במהירות גבוהה חל עומס הדגימה במהירות קבועה ומוגדרות מראש. אלה לטעון לטובת מסגרות של מתאם מרווח, בדיקות מתיחה, מאפשר גלגל נוהג להגיע המהירות הרצויה לפני מתחיל ההעמסה. מתאם מרווח מאפשר בראש לנסוע מרחק מסויים (למשל, 0.1 m) כדי להגיע את מהירות יעד ולאחר מכן מפעיל החלה את העומס על הדגימה. מסגרות עומס הידראולי-servo במהירות גבוהה בדרך כלל לבצע בדיקות תחת הזחה לשלוט במצב ולתחזק מהירות קבועה למפעיל לייצר קבוע הנדסה זן המחירים3.
שיטות למדידת הדגימה התארכות מסווגים בדרך כלל קשר או טכניקות אסטמה של4. טכניקות ליצירת קשר כוללים שימוש בכלים כגון extensometers על הבגד, בעוד extensometers לייזר מועסקים למדידות ללא מגע. מאז extensometers קשר נוטים השפעות אינרציה, הם אינם מתאימים עבור ניסוים דינמיים; אסטמה של extensometers אינם סובלים מהבעיה.
תמונה דיגיטלית מתאם (DIC) הוא שיטת מדידה אופטי, ללא מגע, שדה מלא מתח, אשר היא גישה חלופית המתח מודד למדוד את המתח/לטעון ולהתגבר על כמה מן האתגרים (למשל, תופעת מצלצל) הקשורים עם אפיון חומרים דינמי5. מאבחנים המתח התנגדות עלולים לסבול ממגבלות כגון אזור מוגבל של מדידה, מגוון מוגבל של התארכות, שיטות הרכבה מוגבל, ואילו DIC הוא תמיד מסוגל לספק מידה מלא-שדה זן מהמשטח הדגימה במהלך הניסוי.
ההליך הציג המתאר את השימוש מסגרת עומס הידראולי-servo במהירות גבוהה יחד עם DIC והוא יכול לשמש כמסמך משלימים פיתחה לאחרונה הנחיות תקן6 כדי להבהיר את פרטי ההליך ניסיוני. המקטע על המסגרת עומס סרוו-הידראולי ניתן בעקבות למגוון רחב של מבחן setups (למשל, מתיחה, compressive, והטיה של), אפילו עם עומס quasistatic נפוצות מסגרות גם כן, ולכן מכסה מגוון רחב של מתקנים. יתר על כן, בסעיף DIC ניתן להחיל בנפרד לכל סוג של בדיקות מכניות או תרמית, עם שינויים מזעריים.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. דגימה הכנה
2. סטארט-אפ הליך
3. הגדרת המידות זן

4. הרכבה הדגימה הבדיקה
5. DIC ההתקנה הכנה
6. להריץ את הבדיקה
7.. הליך הכיבוי
8. ניתוח נתונים
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
משך בדיקת דינמי הוא בדרך כלל להשוות משך הזמן הנדרש עבור גלי הלחץ לנסוע הלוך ושוב לאורך הרכבת עומס (קרי אוחז הדגימה, העמסה) מערכת1. מבחן דינמי זה תקף אם המספר ואת משרעת גלי הלחץ במהלך בדיקה דינמית נשלטת כך מושגת שיווי משקל דינמי, הדגימה חוויות עיוות הומוגנית בקצב זן כמעט קבוע. הטיוטה החברה של מהנדסי רכב (SAE) SAE J2749 תקן8 מצריך לפחות 10 גלים אלסטיים משתקף להפיץ דרך הדגימה למדוד אורך לפני הנקודה התשואה הדגימה. מערכות התדר הטבעי גבוה יותר בדר...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הנתונים הגולמיים המתקבל מהניסוי מושפעת הדגימה גאומטריה ו מאבחנים המתח על המיקום הדגימה. הנתונים העומס למתח נמוך קצב ניסוים דינמיים שרכשה דסקית עומס חשמלי piezo שולבו המסגרת עומס במחירים למתח גבוה יותר (ברוס et al. 3 המוצע > 10/s, בעוד שלגבי וואנג ואח. 9 דיווחה על מגבלה זו להיות 100/s) בדרך כלל סובלים תנודות משרעת גדולה עקב גלי דינאמיים הקשורים הטעינה. כפי שמוצג באיור 1שילוב של חומר הדגימה , גיאומטריה וקצב המתח...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים אין לחשוף.
המחברים להכיר את הסיוע הגדול Dmitrii Klishch, מישל Delannoy, טיילר Musclow, קירבי פרייזר, יהושע אילזה, אלכס Naftel. תמיכה כספית מאת נבחרת מחקר המועצה קנדה (NRC) דרך התוכנית טכנולוגיה חומרים אבטחה (SMT) מוערך בנוסף.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| עדשת מצלמה | אופטו הנדסה | עדשה טלצנטרית 23-64 | |
| מצלמה במהירות גבוהה | SAX Photron Fastcam | ||
| DAQ במהירות גבוהה; | National Instruments | USB-6259 | |
| מסגרת עומס סרוו-הידראולית במהירות גבוהה | MTS Systems Corporation תאגיד | בהתאמה אישית נבנה | |
| ג'אב כדור אור עם מפזר | תבליט AADyn JAB | 15° מפזרים | |
| מד מתח | מיקרו-מדידות | דגם EA-13-062AQ-350 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission