Qui presentiamo un protocollo per sviluppare una macchina di puro carico uniassiale. Aspetti di progettazione critici sono impiegati per garantire risultati test accurati e riproducibili.
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Articolo metodologico
Applicazione degli aspetti di progettazione nello sviluppo della macchina di carico uniassiale
In questo articolo
Sommario
Abstract
In termini di prove meccaniche accurate e precise, le macchine funzionano il continuum. Considerando che le piattaforme commerciali offrono eccellente precisione, possono essere costi proibitivi, spesso un prezzo nella fascia di prezzo $100.000 - $200.000. A altro estremo sono dispositivi stand-alone manuale che spesso mancanza di ripetibilità e precisione (ad esempio, un dispositivo manuale a manovella). Tuttavia, se è indicato un uso singolo, è sovra-ingegneria progettazione e macchina qualcosa di eccessivamente elaborati. Tuttavia, ci sono occasioni dove le macchine sono progettate e costruite internamente per compire un movimento non raggiungibile con le macchine esistenti in laboratorio. Uno di questi dispositivi è descritto in dettaglio qui. È una piattaforma di caricamento che consente di puro carico uniassiale. Macchine di caricamento standard sono in genere biassiale in quanto carico lineare si verifica lungo l'asse e carico rotante attorno all'asse. Durante i test con queste macchine, è applicato un carico a un'estremità del provino mentre l'altra estremità rimane fissa. Questi sistemi non sono in grado di condurre test assiale puro in cui trazione/compressione si applica ugualmente alle estremità dei campioni. La piattaforma sviluppata in questa carta consente l'uguale e contraria caricamento degli esemplari. Mentre può essere utilizzato per la compressione, qui il focus è sul suo uso nella pura trazione carico. Il dispositivo incorpora celle di carico commerciale e attuatori (motori) e, come è il caso con macchine costruite internamente, una cornice è lavorata per tenere le parti commerciali e gli impianti per il test.
Introduzione
Prove meccaniche ha una storia interessante che può essere fatta risalire al apparecchiatura sviluppata da Stanley Rockwell nei primi del Novecento di collaudo di durezza. Mentre la tecnologia è cresciuta al punto che le pratiche standard, documentate tutto guidano dalla verifica delle prestazioni della macchina per le linee guida per lo svolgimento di test specifici1,2,3, 4. oggi, prove meccaniche sono eseguite su tutto, dai materiali da costruzione come cemento, acciaio e legno per alimentari e tessili prodotti5
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Protocollo
Nota: Il dispositivo finito è illustrato nella Figura 2. Il dispositivo consente il test uniassiale puro degli esemplari in posizione orizzontale.
1. componenti
- Preparare due attuatori programmabili con una corsa di 30 mm (1,2 in) ogni attuatore capace di spanning 60 mm (2,3 pollici) quando programmato per tirare/spingere insieme. Per accomodare una varietà di usi potenziali, selezionati attuatori avendo una ragionevole capacità [67 N (15 libbre)] di forza, Spinta [58 N (13 lb)], risoluzione e velocità di picco [µm/s 0.9302 (0,00004 in / s)] e una precisione unidirezionale [25 µm (0,001 pollici)].
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Risultati
Al fine di verificare l'utilizzo del sistema, prove di velocità e le prestazioni dell'azionatore sono stati condotti17. Questi test hanno consistito di misurare la velocità dell'azionatore e distanza rispetto ai valori di input. Per verificare l'esattezza di distanza di viaggio del campione, sono stati selezionati arbitrario percorrere distanze lungo l'asta tra 254-2540 µm (0,01 - 0,10 in). Il dispositivo è stato eseguito per queste distanze e rispetto alla distanz.......
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Discussione
L'obiettivo di questo lavoro era di progettare e fabbricare un caricatore monoassiale affidabile e conveniente per l'uso con campioni su piccola scala come tessuto e fibre. Un dispositivo è stato costruito che soddisfaceva i requisiti stabiliti mentre anche essere abbastanza flessibile nella progettazione per consentire nuovi allegati da fabbricati come l'utente ha bisogno di crescere. Ad esempio, il dispositivo vi permetterà per la prova dei campioni di asciutti e bagnati in una configurazione monoassiale o fisso-fine.<.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dalla nazionale istituti salute NIDCR [DE022664].
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Alimentazione, 24 V CC 2,5 A in uscita, 100-240 V CA in ingresso, spina per Nord America. | Zaber Technologies inc | PS05-24V25 | |
| Cavo di prolunga PS/2 mini DIN maschio a femmina a 6 pin | Zaber Technologies inc | T-DC06 | |
| Controller per motori passo-passo, 2 fasi | Zaber Technologies inc | A-MCA | |
| Attuatore lineare, dimensione NEMA 11, corsa 30 mm, spinta continua massima 58 N | Zaber Technologies inc | NA11B30 | |
| Resistente alla corrosione esente da manutenzione Cuscinetti a sfera e binari di guida | McMaster-Carr | 9184T31 | |
| 6061-t6 Alluminio Stock | McMaster-Carr | NA | |
| Plexiglas Stock | McMaster-Carr | NA | |
| Canister cella di carico, 4.5N | Honeywell Sensotec | NA | |
| USB a 6 pin mini-din | Universal | Na |
Riferimenti
- ASTM E4-16. Standard practices for force verification of testing machines. , Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
- ASTM E2309/E2309M-16. Standard practices for verification of displacement measuring systems and devices used in materials testing machines. , Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
- ASTM E2428-15a. Standard practice for calibration and verification of....
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Ristampe e permessi
