Method Article

System do badania zginania w skali milimetrowej do pomiaru właściwości mechanicznych iglic z gąbek morskich

DOI:

10.3791/56571

⸱

October 11th, 2017

 ,  ,  , 
1School of Engineering, Brown University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiamy protokół do przeprowadzania trzypunktowych testów zginania na włóknach w skali submilimetrowej za pomocą specjalnie skonstruowanego urządzenia do testowania mechanicznego. Urządzenie może mierzyć siły w zakresie od 20 μN do 10 N, dzięki czemu może dostosować się do różnych rozmiarów włókien.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wiele nośnych struktur biologicznych (LBBS) - takich jak pióra, rycze i kolce - są małe (<1 mm), ale nie mikroskopijne. Pomiar zachowania tych LBBS przy zginaniu jest ważny dla zrozumienia pochodzenia ich niezwykłych funkcji mechanicznych.

Opisujemy protokół przeprowadzania trzypunktowych testów zginania za pomocą specjalnie skonstruowanego mechanicznego urządzenia testującego, które może mierzyć siły w zakresie od 10-5 do 101 N i przemieszczenia w zakresie od 10-7 do 10-2 m. Główną zaletą tego mechanicznego urządzenia testującego jest to, że siłę i przemieszczenie można łatwo dostosować do różnych LBBS. Zasada działania urządzenia jest podobna do działania mikroskopu sił atomowych. Mianowicie, siła jest przykładana do LBBS przez punkt obciążenia, który jest przymocowany do końca wspornika. Przemieszczenie w punkcie obciążenia jest mierzone przez światłowodowy czujnik przemieszczenia i przekształcane w siłę za pomocą zmierzonej sztywności wspornika. Zakres siły urządzenia można regulować za pomocą wsporników o różnych sztywnościach.

Możliwości urządzenia są demonstrowane poprzez przeprowadzanie trzypunktowych testów zginania na elementach szkieletu gąbki morskiej Euplectella aspergillum. Elementy szkieletowe - znane jako kolce - to włókna krzemionkowe o średnicy około 50 μm. Opisujemy procedury kalibracji mechanicznego urządzenia wytrzymałościowego, montażu iglic na trzypunktowym uchwycie do gięcia o rozpiętości ≈1,3 mm oraz wykonania próby zginania. Mierzona jest siła przyłożona do iglicy i jej ugięcie w miejscu przyłożonej siły.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badając architekturę nośnych struktur biologicznych (LBBS), takich jak skorupa i kość, inżynierowie opracowali nowe materiały kompozytowe, które są zarówno mocne, jak i wytrzymałe 1. Wykazano, że niezwykłe właściwości mechaniczne LBBS i ich inspirowanych biologicznie odpowiedników są związane z ich skomplikowanymi architekturami wewnętrznymi 2. Jednak zależności między architekturą LBBS a właściwościami mechanicznymi nie są w pełni poznane. Pomiar reakcji mechanicznej LBBS jest pierwszym krokiem w kierunku zrozumienia, w jaki sposób jego architektura poprawia jego właściwości mechaniczne.

Jednak ważne jest, aby rodzaj testu używanego do pomiaru mechanicznej reakcji LBBS był zgodny z jego funkcją mechaniczną. Na przykład, ponieważ pióra muszą wytrzymywać obciążenia aerodynamiczne, podstawową funkcją osadki z piór jest zapewnienie sztywności na zginanie 3. Dlatego próba zginania jest preferowana zamiast jednoosiowej próby rozciągania w celu pomiaru jej reakcji mechanicznej. W rzeczywistości wiele LBBS - takich jak rachises z piór 3, łodygi traw 4 i spicules 5,6,7,8 - głównie odkształca się przez zginanie. Dzieje się tak, ponieważ te LBBS są smukłe - tj. ich długość jest znacznie większa niż ich szerokość lub głębokość. Jednak przeprowadzanie prób zginania tych LBBS jest trudne, ponieważ siły i przemieszczenia, które mogą wytrzymać przed uszkodzeniem, wahają się odpowiednio od 10-2 do 102 N i od 10-4 do 10-3 m 3,4,5,7,8. W związku z tym urządzenie używane do wykonywania tych testów mechanicznych powinno mieć rozdzielczość siły i przemieszczenia odpowiednio ≈10-5 N i ≈10-7 m (tj. 0,1% maksymalnej mierzalnej siły i przemieszczenia czujnika).

Dostępne na rynku, duże systemy testowania mechanicznego zazwyczaj nie mogą mierzyć sił i przemieszczeń za pomocą tej rozdzielczości. Podczas gdy urządzenia testujące oparte na mikroskopie sił atomowych 9,10 lub oparte na systemach mikroelektromechanicznych 11 mają odpowiednią rozdzielczość, maksymalna siła (odpowiednie przemieszczenie), którą mogą zmierzyć, jest mniejsza niż maksymalna siła (odpowiednie przemieszczenie), którą LBBS może wytrzymać. Dlatego, aby przeprowadzić testy zginania na tych LBBS, inżynierowie i naukowcy muszą polegać na specjalnie skonstruowanych urządzeniach do testowania mechanicznego 5,7,12,13. Podstawową zaletą tych niestandardowych urządzeń jest to, że mogą przenosić duże zakresy sił i przemieszczeń. Jednak budowa i działanie tych urządzeń nie jest dobrze udokumentowane w literaturze.

Opisano protokół do przeprowadzania trzypunktowych testów zginania przy użyciu specjalnie skonstruowanego mechanicznego urządzenia testującego, które może mierzyć siły w zakresie od 10-5 do 101 N i przemieszczenia w zakresie od 10-7 do 10-2 m. Rysunki techniczne, w tym wszystkie wymiary, elementów mechanicznego urządzenia testującego są dostarczane w Materiałach Uzupełniających. Główną zaletą tego mechanicznego urządzenia testującego jest to, że zakresy siły i przemieszczenia można łatwo dostosować do różnych LBBS. Zasada działania urządzenia jest podobna do działania mikroskopu sił atomowych 9. W tym urządzeniu próbka jest umieszczana w poprzek rowu wyciętego w płycie ze stali nierdzewnej (patrz Rysunek 1A-C). Rozpiętość wykopu mierzy się na podstawie mikrofotografii optycznej na 1278 ± 3 μm (średnia ± odchylenie standardowe; n = 10). Krawędzie rowu podtrzymują próbkę podczas próby zginania (patrz Rysunek 1C i D). Ten przykładowy stolik jest przymocowany do trzyosiowego stolika translacyjnego i umieszczony pod aluminiowym klinem, tak aby klin znajdował się w połowie rozpiętości wykopu (patrz Rysunek 1C). Przesuwając stolik w kierunku figure-introduction-1 (patrz Rysunek 1A i C), próbka jest wpychana w klin, powodując zginanie próbki.

Odnosimy się do klina jako końcówki punktu obciążenia (LPT), a komponentu urządzenia, który zawiera klin, jako do punktu obciążenia (LP). LP jest przymocowany do końca wspornika, którego przemieszczenie jest mierzone przez światłowodowy czujnik przemieszczenia (FODS). FODS emituje światło podczerwone, które odbija się od lustra umieszczonego na górnej powierzchni LP (patrz Rysunek 1B) i odbierane przez światłowód w FODS. Kwadratowy kawałek polerowanej płytki krzemowej o średnicy ≈5 mm służy jako lustro LP i jest mocowany do LP za pomocą żywicy epoksydowej. FODS mierzy przemieszczenia, porównując natężenie emitowanego i odbitego światła. Sztywność i przemieszczenie wspornika są używane do obliczenia siły, figure-introduction-2, doświadczanej przez klin w wyniku jego interakcji z próbką. Przemieszczenie wspornika jest również wykorzystywane do obliczenia przemieszczenia przekroju poprzecznego próbki pod klinem, figure-introduction-3. Wspornikowe czujniki siły zostały wykorzystane w wielu badaniach mechanicznych w skali mikro i makro 10,11,12,13,14. Przedstawiona tutaj specyficzna konstrukcja została zaadaptowana z mechanicznego urządzenia testującego używanego do przeprowadzania eksperymentów z kontaktem adhezyjnym 14. Podobny projekt został również zastosowany w dostępnym na rynku mikrotrybometrze 15,16.

figure-introduction-4
Rysunek 1: Ponadview zbudowanego na zamówienie mechanicznego urządzenia testującego. (A) Wspomagane komputerowo renderowanie projektu urządzenia. Komponenty stołu montażowego są podświetlone na zielono. Podzespół czujnika siły (wspornik, punkt obciążenia (LP)) jest podświetlony na czerwono. (B) Widok w powiększeniu (A). Lustro LP jest pokazane na niebiesko na górnej powierzchni LP pod FODS i jest oznaczone LPM. (C) Układ współrzędnych używany do opisu ruchu na etapie translacji. Poziomując stolik w kroku 1.9 protokołu, kierunek figure-introduction-5 jest zbieżny z wektorem prostopadłym do powierzchni lustra LP. (D) Schemat trzypunktowej konfiguracji zginania pokazujący deformację iglicy oraz zmierzone przemieszczenia figure-introduction-6, oraz figure-introduction-7. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Możliwości urządzenia zostały zademonstrowane poprzez wykonanie trzypunktowych testów zginania elementów szkieletu gąbki morskiej Euplectella aspergillum6,7. Szkielet tej gąbki jest zbiorem włókien, zwanych spikulami (patrz Rysunek 2A). Kolce mają grubość ≈50 μm i składają się głównie z krzemionki 6. Kolce na bazie biokrzemionki znajdują się w gąbkach należących do klas Demospongiae, Homoscleromorpha i Hexactinellida. Gąbki, takie jak E. aspergillum, które należą do klasy Hexactinellida, są również znane jako "gąbki szklane". Podczas gdy kolce gąbek szklanych składają się głównie z krzemionki, wykazano, że krzemionka często zawiera matrycę organiczną złożoną z kolagenu 17,18 lub chityny 19,20,21. Ta organiczna matryca odgrywa ważną rolę w biomineralizacji krzemionki 18,20. Co więcej, w niektórych spikulach matryca organiczna służy również jako matryca do biomineralizacji wapnia 22. Oprócz tego, że jest rozprowadzana w krzemionce, matryca organiczna może również tworzyć odrębne warstwy, które dzielą krzemionkę pikuli na koncentryczne, cylindryczne blaszki 6,23. Wykazano, że ta koncentryczna, blaszkowata architektura może wpływać na odkształcanie się kolców 6,7,8,24,25,26. W związku z tym właściwości mechaniczne spikul są determinowane przez kombinację ich składu chemicznego (tj. struktury chemicznej kompozytu krzemionkowo-białkowego) i ich architektury 27. Zarówno struktura chemiczna, jak i architektura szklanych iglic gąbek są nadal badane 24,28,29.

Większość kolców E. aspergillum jest scementowana razem, tworząc sztywną klatkę szkieletową. Jednak u podstawy szkieletu znajduje się kępka bardzo długich (≈10 cm) kolców zwanych kolcami kotwicznymi (patrz Rysunek 2A). Opisujemy protokół wykonywania prób zginania trzypunktowego na małych odcinkach igli kotwiących.

W kroku 1 protokołu opisana jest procedura montażu i ustawiania komponentów zbudowanego na zamówienie mechanicznego urządzenia testowego. Kroki 2 i 4 protokołu zawierają instrukcje dotyczące generowania danych kalibracyjnych używanych do obliczania sił i przemieszczeń w próbie zginania. Kroki podejmowane w celu przygotowania odcinka iglicy i zamontowania go na uchwycie testowym opisano w kroku 3. Procedura przeprowadzania próby zginania na odcinku iglicy jest opisana w kroku 5. Wreszcie, w sekcji Reprezentatywne wyniki, dane kalibracyjne uzyskane w krokach 2 i 4 są używane wraz z danymi testu zginania uzyskanymi w kroku 5 do obliczenia figure-introduction-8 i figure-introduction-9.

figure-introduction-10
Rysunek 2: Procedura cięcia i kontroli kolców E. aspergillum (E. aspergillum spicules). (A) Szkielet E. aspergillum. Kępka wolnostojących igli kotwicznych pokazana jest u podstawy szkieletu. Podziałka wynosi ~25 mm. (B) Pojedyncza iglica kotwiczna jest utrzymywana na miejscu na szkiełku mikroskopowym za pomocą czerwonej szczotki sobolowej #00000 i cięta za pomocą żyletki. Podziałka wynosi ~12 mm. (C) Przekrój iglicy E. aspergillum umieszczony w poprzek wykopu na stoliku próbki. Krawędzie wykopu i grzbiet rowu są podświetlone odpowiednio na kolor turkusowy i pomarańczowy. Iglica jest dociskana do grzbietu rowu, aby upewnić się, że jego oś jest prostopadła do krawędzi rowu. (D) Mikrofotografia iglicy, która przeszła procedurę kontrolną opisaną w kroku 3.4 protokołu, w którym opisano, w jaki sposób określić, czy odcinek iglicy jest uszkodzony i czy należy go wyrzucić. (E) Mikrofotografia iglicy zawierającej wiele pęknięć i brakujących dużych odcinków warstw krzemionki, które nie przeszłyby procedury kontroli opisanej w kroku 3.4 protokołu. Podziałka = 250 μm (C), 100 μm (D) i 100 μm (E). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Montaż i wyrównanie

  1. Wybierz wspornik, którego sztywność jest odpowiednia dla zamierzonego eksperymentu. Przymocuj LP do wspornika za pomocą z walcowym #4-40 (SHCS) (patrz Rysunek 3A). Uważaj, aby nie zdeformować plastycznie ramion wspornikowych podczas mocowania LP.

figure-protocol-1
Rysunek 3: Procedura montażu czujnika siły wspornika i pomiaru jego sztywności. (A) Punkt obciążenia (LP) jest przymocowany do wspornika (C), z końcówką punktu obciążenia (LPT) skierowaną do góry. (B) Podzespół wspornika i LP jest przymocowany do płyty wspornikowej, oznaczonej jako CP. Wgłębiona kieszeń płyty wspornikowej jest pokazana pod ramionami wspornika. (C) Płyta wspornikowa jest przymocowana do spodu ramy tak że strona płyty pokazana w (B) jest zwrócona w kierunku figure-protocol-2. Mikrometr FODS jest oznaczony jako FM. (D) Hak druciany i odważniki kalibracyjne użyte w kroku 2 protokołu są pokazane zwisające z otworu w LPT. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Nałóż kilka kropli 2-propanolu na niestrzępiący się bawełniany wacik i przetrzyj powierzchnię lustra LP. Sprawdź lustro pod kątem zadrapań i wymień lusterko, jeśli jest uszkodzone.
  2. Luźno przymocuj wspornik do płyty wspornikowej za pomocą #6-32 SHCS z boku płyty zawierającej wgłębioną kieszeń z LPT skierowanym na zewnątrz płyty (patrz Rysunek 3B). Włóż kołki wyrównujące 1/8" przez wspornik i płytę, dokręć, a następnie wyjmij kołki wyrównujące.
  3. Cofnij FODS tak bardzo, jak to możliwe, obracając mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (patrz Rysunek 3C). Luźno przymocuj płytę wspornikową do ramy za pomocą #6-32 SHCS z LPT skierowanym w kierunku figure-protocol-3 (patrz Rysunek 1A). Włóż kołki wyrównujące 1/8" przez ramę i płytę wspornikową, dokręć, a następnie wyjmij kołki wyrównujące (patrz Rysunek 3C).
  4. Włącz zasilanie i ustaw napięcie na 12,00 V w trybie stałego napięcia za pomocą pokrętła regulacyjnego. Następnie włącz wyjście napięciowe i upewnij się, że pobór prądu wyświetlany na ekranie LCD zasilacza wynosi około 60-70 mA. Odczekaj co najmniej godzinę, aż pobór prądu osiągnie stan ustalony, aby zmniejszyć niepewność pomiaru napięcia.
  5. Otwórz i uruchom program Basic_Data (patrz Pliki z kodem uzupełniającym). Obróć mikrometr FODS (patrz Rysunek 3C i Rysunek 4A) zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aby przesunąć FODS w kierunku lustra LP, aż napięcie wyjściowe wyświetlane na wykresie interfejsu użytkownika osiągnie wartość maksymalną.
    1. Wyreguluj wzmocnienie FODS, obracając ustalające z boku obudowy FODS tak, aby voltage wyjście wynosiło 5.0 V. Obróć mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby schować FODS.
  6. Włącz oświetlacz mikroskopu i wyreguluj położenie i ostrość mikroskopu za pomocą dwóch ręcznych etapów translacji, tak aby LPT był wyśrodkowany w polu view. Zatrzymaj program Basic_Data, klikając przycisk "Zatrzymaj".
  7. Otwórz oprogramowanie interfejsu użytkownika sterownika silnika. Użyj suwaka potencjometru na kierunku figure-protocol-4-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik do maksymalnego dopuszczalnego skoku w kierunku figure-protocol-5 i ustaw pozycję wyjściową, klikając przycisk "Home" w interfejsie użytkownika.
    1. Użyj suwaka potencjometru na figure-protocol-6-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik do maksymalnego dopuszczalnego skoku w kierunku figure-protocol-7 i ustaw pozycję początkową. Zamknij oprogramowanie interfejsu użytkownika.
  8. Osadź stolik na płycie podstawy stolika (patrz Rysunek 4A) tak, aby końcówki głowic mikrometrycznych na płycie poziomującej spoczywały w wgłębieniach płyty podstawy stolika. Umieść poziomicę na stole izolacyjnym i wyreguluj ciśnienie w każdej z nóg stołu, obracając radełkowane ramienia zaworu tak, aby powierzchnia była równa.
    1. Przesuń poziomicę na górę płytki wyrównującej stage i wyreguluj mikrometry tak, aby była również wypoziomowana. Zanotuj pozycje mikrometru i zdejmij stolik z płyty podstawy stage. Uwaga: W tym miejscu protokół można wstrzymać.

figure-protocol-8
Rysunek 4: Mechaniczne urządzenie testujące zmontowane w krokach 1.9 i 3.7 protokołu. (A) Stolik na próbkę (SS) jest przymocowany do stolika translacyjnego (TS) i jest wyrównywany za pomocą mikrometrów na płycie poziomującej stolika (SLP), które są osadzone na płycie podstawy stolika (SBP). Płyta podstawy stolika jest przymocowana do optycznej płytki stykowej stołu izolacyjnego. wspornik (C); płyta wspornikowa (CP); i światłowodowy czujnik przemieszczenia (FODS) tworzą system wykrywania siły. (B) Punkt obciążenia (LP) jest przymocowany do wspornika, a końcówka punktu obciążenia (LPT) jest umieszczona nad iglicą na stoliku na próbkę. Podczas próby zginania przemieszczenie LP jest mierzone za pomocą FODS. Początkowa odległość między FODS a lustrem LP jest kontrolowana przez mikrometr FODS (FM) pokazany w (A). (C) Mikrofotografia iglicy leżącej w poprzek rowu w stoliku na próbki, umieszczonej pod LPT. Podziałka = 250 μm (C). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Pomiar sztywności wspornika

  1. Uruchom program Basic_Data i obróć mikrometr FODS zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż napięcie wyjściowe wyniesie około 4 V. Zatrzymaj program, klikając przycisk "Stop".
  2. Zmierz masę haka drucianego i odważników kalibracyjnych za pomocą wagi analitycznej.
  3. Otwórz program Cantilever_Calibration (patrz Pliki kodów uzupełniających) i wprowadź żądaną nazwę pliku wyjściowego kalibracji siły w polu tekstowym w interfejsie użytkownika.
  4. Uruchom program Cantilever_Calibration i kliknij "OK", gdy pojawi się monit o wprowadzenie masy pierwszego odważnika kalibracyjnego. Poczekaj, aż napięcie wyjściowe wyświetlane na wykresie interfejsu użytkownika przestanie oscylować i kliknij zielony przycisk "Stabilizacja napięcia", aby wykonać pomiar napięcia.
  5. Użyj pęsety, aby zawiesić drucianą haczyk na otworze w LPT, tak aby haczyk był skierowany w stronę przeciwną od obiektywu mikroskopu (patrz Rysunek 3D). Użyj pęsety, aby zwilżyć wibracje wspornika spowodowane dodaniem haczyka.
    1. Wprowadź masę haka w gramach w oknie dialogowym i kliknij "OK". Podobnie jak w poprzednim kroku, poczekaj, aż napięcie wyjściowe przestanie oscylować, zanim klikniesz przycisk "Napięcie stabilizowane".
  6. Za pomocą pęsety zawiesić pierwszy ciężarek na drucianym haku i powtórzyć proces wykonywania pomiaru napięcia zgodnie z opisem w poprzednim kroku. Powtarzaj ten krok, aż wszystkie odważniki kalibracyjne zostaną zawieszone lub napięcie wyjściowe spadnie poniżej 1,8 V. W tym momencie kliknij "Anuluj" w oknie dialogowym, aby wyjść z programu Cantilever_Calibration.
  7. Obróć mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby schować FODS. Ostrożnie zdejmij hak i obciążniki z LPT.
    UWAGA: Plik wyjściowy kalibracji siły jest rozdzielaną tabulatorami listą siły przyłożonej przez masy kalibracyjne, średnią ze 100 odczytów napięcia wyjściowego FODS i odchylenia standardowego tych odczytów. W sekcji Reprezentatywne wyniki opisano, w jaki sposób ten plik danych jest przetwarzany w celu zmierzenia sztywności wspornika.

3. Przygotowanie próbki

  1. Podczas obchodzenia się ze szkieletami gąbek E. aspergillum należy nosić rękawice nitrylowe i przechowywać szkielety w szczelnych pojemnikach, gdy nie są one obsługiwane.
    UWAGA: Ponieważ kolce składają się głównie z krzemionki, połamane fragmenty kolców są ostre i mogą osadzać się w skórze, prowadząc do podrażnienia.
  2. Użyj pęsety, aby chwycić jedną iglicę kotwicy za jej dystalny koniec i pociągnij, aby usunąć ją ze szkieletu (patrz Rysunek 2A). Umieść spikulę na czystym szkiełku mikroskopowym.
  3. Przytrzymaj spikulę przy szkiełku w pobliżu punktu środkowego wzdłuż jej długości za pomocą czerwonej szczotki sobolowej #00000. Wytnij odcinek igły o średnicy ≈4 mm, dociskając żyletkę do iglicy po obu stronach szczotki prostopadle do powierzchni szkiełka (patrz Rysunek 2B). Odrzuć duże dystalne i proksymalne odcinki kolców i zachowaj przekrój ≈4 mm.
  4. Zbadaj przekrój kolcy o średnicy 4 mm za pomocą mikroskopu światła spolaryzowanego przy 10-krotnym powiększeniu (patrz Rysunek 2C-E). Odrzuć sekcję iglicy i wróć do kroku 3.2, jeśli brakuje w niej dużych obszarów warstw krzemionki (patrz Rysunek 2E). Z kontrolowanymi sekcjami kolców należy obchodzić się wyłącznie za pomocą czerwonej szczotki sobolowej #00000, aby uniknąć nowych uszkodzeń ich warstw krzemionki.
  5. Oczyść wszelkie fragmenty spikul lub inne cząstki z powierzchni stolika na próbkę za pomocą szczotki lub sprężonego powietrza. Następnie nałóż kilka kropli 2-propanolu na niestrzępiący się bawełniany wacik i wytrzyj stolik na próbkę. Unikaj kontaktu z obszarami sceny pokrytymi farbą nieodblaskową. Uwaga: Farba służy do zmniejszenia liczby odbić zwierciadlanych na obrazach wykonanych podczas próby zginania.
  6. Przenieść przekrój spikuli do etapu pobierania próbek. Umieść przekrój iglicy w poprzek rowu z żądanym przęsłem do próby zginania i delikatnie popchnij go w kierunku figure-protocol-9 kierunku względem grzbietu rowu. Upewnij się, że iglica jest prostopadła do krawędzi wykopu (patrz Rysunek 2C).
  7. Osadź stolik na płycie podstawy stolika tak, aby końcówki wrzecion mikrometrycznych spoczywały we wgłębieniach płyty podstawy stolika. W razie potrzeby dostosuj mikrometry na płytce wyrównującej stage do wartości zanotowanych w kroku 1.9 protokołu.

4. Plik interpolacji napięcia i przemieszczenia

  1. Otwórz program Bending_Test (patrz Pliki kodu uzupełniającego). Ustaw "rozmiar kroku" na 2 μm, "maksymalne przemieszczenie" na 0,5 mm, "zatrzymanie niskiego napięcia" na 1,5 V i "zatrzymanie wysokiego napięcia" na 4,6 V, korzystając z pól tekstowych pokazanych w interfejsie użytkownika.
    1. Wybierz żądane katalogi obrazów i danych oraz nazwę pliku wyjściowego za pomocą pól tekstowych w interfejsie użytkownika. Ustaw przełącznik "zapisz obrazy" w interfejsie użytkownika w dolnej pozycji i kliknij zielony prostokątny przycisk poniżej słów "Różnica napięć", aby się zaświecił.
  2. Uruchom program Bending_Test i poczekaj na zainicjowanie interfejsów sterownika silnika i kamery.
  3. Włącz iluminator i wyreguluj jasność tak, aby LPT był widoczny. Obróć mikrometr FODS zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż napięcie wyjściowe wyświetlane na wykresie interfejsu użytkownika wyniesie ~1.7 V.
    1. Użyj suwaka potencjometru na figure-protocol-10-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik w kierunku figure-protocol-11, aż znajdzie się ~1 cm poniżej LPT i ustaw pozycję początkową figure-protocol-12-osi, klikając przycisk "Home".
  4. Użyj suwaków potencjometru na sterownikach silnika figure-protocol-13- i figure-protocol-14-osiowe, aby ustawić LPT nad środkiem cienkiej taśmy stalowej znajdującej się na stoliku próbki w kierunku figure-protocol-15 od wykopu. Użyj suwaka potencjometru w kierunku figure-protocol-16-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik w kierunku figure-protocol-17, aż stolik znajdzie się w polu widzenia mikroskopu.
  5. Użyj suwaka potencjometru w kierunku figure-protocol-18-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik w kierunku figure-protocol-19, obserwując wykres napięcia wyjściowego w interfejsie użytkownika. Określ przybliżoną pozycję, w której LPT styka się z powierzchnią stopnia, szukając zmiany napięcia wraz z dalszym ruchem stopnia. Cofnąć stolik o około 10 μm.
  6. Kliknij przycisk oznaczony "Rozpocznij test". Po wyświetleniu monitu wprowadź wartości 0,003 V i 0,001 mm odpowiednio dla "czułości na dotyk" i "rozmiaru kroku wyłączenia". Poczekaj na zakończenie testu.
    UWAGA: Po tym momencie nie należy zdejmować stage z płyty podstawy stage, dopóki próba zginania nie zostanie zakończona, aby zapewnić dokładne pomiary przemieszczenia. Plik wyjściowy interpolacji napięcia i przemieszczenia jest rozdzielaną tabulatorami listą średnich 100 odczytów napięcia wyjściowego FODS i odchylenia standardowego tych odczytów wraz z figure-protocol-20-osiowa pozycja stopnia przy każdym wzroście przemieszczenia stopnia. Sekcja Reprezentatywne wyniki opisuje, w jaki sposób ten plik danych jest używany do konwersji zmierzonych napięć wyjściowych FODS na przemieszczenia LP.

5. Próba zginania

  1. Otwórz i uruchom program Basic_Data i obróć mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż napięcie wyjściowe wyświetlane na wykresie interfejsu użytkownika wyniesie około 3 V. Użyj suwaka potencjometru na figure-protocol-21-osiowy sterownik silnika, aby ustawić LPT między krawędziami rowu powyżej iglicy (patrz Rysunek 4C).
    1. Użyj suwaka potencjometru w kierunku figure-protocol-22-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik w kierunku figure-protocol-23, aż LPT znajdzie się poniżej górnej powierzchni grzbietu rowu (patrz Rysunek 5A). Na koniec użyj suwaka potencjometru na figure-protocol-24-osiowy sterownik silnika, aby ustawić ostrość przedniej powierzchni grzbietu rowu tak, aby cała szerokość LP znajdowała się między krawędziami grzbietu rowu. Zatrzymaj program Basic_Data, klikając przycisk "Zatrzymaj".
  2. Otwórz i uruchom program Center_LoadPoint (patrz Plik kodu uzupełniającego). Użyj sterownika silnika figure-protocol-25-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik, aż LPT prawie zetknie się z prawą krawędzią wykopu. Kliknij przycisk "Znajdź krawędź".
  3. Po wyświetleniu monitu użyj sterownika silnika figure-protocol-26-osiowy, aby przesunąć stolik, aż LPT prawie zetknie się z lewą krawędzią wykopu. Kliknij przycisk "Znajdź krawędź". Poczekaj, aż program ustawi LPT w połowie przęsła wykopu (patrz Rysunek 5B).
    UWAGA: Po tym momencie ważne jest, aby nie regulować sterownika silnika figure-protocol-27-osiowy sterownik silnika, ponieważ spowoduje to niewspółosiowość LPT.
  4. Otwórz program Bending_Test. Ustaw rozmiar kroku na 2 μm, maksymalne przemieszczenie na 0,5 mm, wyłącznik niskiego napięcia na 1,5 V i ogranicznik wysokiego napięcia na 4,5 V za pomocą pól tekstowych w interfejsie użytkownika.
    1. Wybierz żądane katalogi obrazów i danych oraz nazwę pliku wyjściowego za pomocą pól tekstowych w interfejsie użytkownika. Ustaw przełącznik "zapisz obrazy" w interfejsie użytkownika w pozycji górnej i kliknij zielony prostokątny przycisk poniżej słów "Różnica napięć", aby nie świecił.
  5. Uruchom program Bending_Test i poczekaj na zainicjowanie interfejsów sterownika silnika i kamery.
  6. Przesuń stolik w kierunku figure-protocol-28 za pomocą suwaka potencjometru na sterowniku silnika, aż iglica znajdzie się w polu widzenia mikroskopu. Użyj suwaka potencjometru na figure-protocol-29-osiowy sterownik silnika, aby przesunąć stolik, aż spikula znajdzie się pod LPT.
    1. Wyreguluj pokrętła ostrości mikroskopu tak, aby spikula była ostra w interfejsie użytkownika (patrz Rysunek 4C). Obróć mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż napięcie wyjściowe wyniesie około 1.8 V.
  7. Użyj suwaka potencjometru na sterowniku silnika osi z, aby przesunąć stolik w kierunku figure-protocol-30, obserwując wykres napięcia wyjściowego w interfejsie użytkownika. Określ przybliżoną pozycję, w której LPT styka się ze spikulą, szukając zmiany napięcia wraz z dalszym ruchem stopnia. Wycofać stolik na około 50 μm.
  8. Kliknij "Rozpocznij test" i poczekaj, aż test zginania zostanie zakończony i stage powróci do figure-protocol-31.
    UWAGA: Stolik będzie się poruszał w krokach co 2 μm (zgodnie z opisem w kroku 5.4 protokołu) w kierunku figure-protocol-32, zginając igłę (patrz Rysunek 5C), aż zostanie spełniony jeden z kilku warunków zatrzymania. Warunki zatrzymania są następujące: a) osiągnięte jest maksymalne przemieszczenie stopnia wynoszące 0,5 mm; b) spikula pęka i program wykrywa duży spadek napięcia wyjściowego FODS; lub c) osiągnięty zostanie górny limit napięcia wynoszący 4,5 V. W przypadku warunku zatrzymania (a) użytkownik zostanie zapytany, czy chce zakończyć test, czy zastąpić poprzednią wartość. Po wybraniu opcji "Zastąp" użytkownik będzie miał możliwość zwiększenia limitu przemieszczenia stolika lub odwrócenia kierunku kroku przemieszczenia stolika, aby kontynuować zbieranie danych w miarę rozładowywania iglicy. Kierunek przyrostu przemieszczenia stolika można również zmienić, klikając przycisk "Odwrotne obciążenie" w dowolnym momencie podczas testu. Plik wyjściowy testu zginania ma taką samą strukturę jak plik wyjściowy interpolacji napięcia i przemieszczenia wygenerowany w kroku 4.6 protokołu. Oznacza to, że jest to rozdzielana tabulatorami lista średniej ze 100 odczytów napięcia wyjściowego FODS i odchylenia standardowego tych odczytów wraz z figure-protocol-33-osiowa pozycja stolika przy każdym kroku przyrostu przemieszczenia. W sekcji Reprezentatywne wyniki opisano, w jaki sposób ten plik danych jest używany wraz z plikiem interpolacji napięcia i przemieszczenia do obliczania przemieszczeń wsporników i przemieszczeń etapowych podczas próby zginania. Następnie sztywność wspornika służy do obliczenia siły przyłożonej przez LPT do igkuli.
  9. Po zakończeniu badania obróć mikrometr FODS w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż FODS znajdzie się w odległości co najmniej 5 mm od lustra LPT. Następnie ostrożnie zdejmij stolik z płyty podstawy sceny.

figure-protocol-34
Rysunek 5: Procedura wyrównywania LPT ze środkową rozpiętością wykopu i wykonywania próby zginania. (A) LPT jest umieszczony poniżej górnej powierzchni grzbietu rowu na końcu kroku 5.1 protokołu, ale nie jest jeszcze umieszczony w połowie przęsła. (B) Położenie LPT po zakończeniu procedury centrowania opisanej w krokach 5.2 i 5.3 protokołu. (C) Mikrofotografia iglicy wykonanej podczas próby zginania. Przemieszczenie przekroju poprzecznego iglicy poniżej LPT, figure-protocol-35, jest zaznaczone schematycznie. Podziałka = 250 μm (A-C). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Najbardziej podstawowymi wynikami każdego testu mechanicznego są wielkość siły przyłożonej do próbki oraz przemieszczenie w miejscu, w którym siła jest przykładana. W przypadku próby zginania trzypunktowego celem jest uzyskanie wielkości siły przyłożonej przez LPT, figure-results-1, oraz przemieszczenia przekroju poprzecznego próbki poniżej LPT w figure-results-2 kierunku, ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kilka etapów protokołu jest szczególnie ważnych dla zapewnienia dokładnego pomiaru sił i przemieszczeń. Podczas gdy niektóre z tych krytycznych etapów są uniwersalne dla wszystkich prób zginania trzypunktowego, inne są unikalne dla tego mechanicznego urządzenia testującego.

W kroku 1.2 protokołu lustro LP jest czyszczone i sprawdzane pod kątem zadrapań, a w kroku 1.6 protokołu ustawiane jest wzmocnienie FODS. Ważne jest, aby wzmocnienie i współczynnik odbicia ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez National Science Foundation [Program Mechaniki Materiałów i Konstrukcji, numer grantu 1562656]; oraz Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników [Haythornthwaite Young Investigator Award].

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stół izolacyjny TMC 36" x 48" z płytką stykową CleanTop 4"TMC63-563Stół izolacyjny
Różny regulator śrubowyThorlabsDAS110Do płyty poziomującej stolika
1" Głowica mikrometryczna podróżna z podziałką 0,001"Thorlabs150-801MEDo płyty poziomującej stolik
Kątownik kątowy do stolików translacyjnych serii PT, 1/4"- 20 otworów montażowychThorlabsPT102Do montażu mikroskopu
1" Stolik translacyjny na jaskółczy ogon, 1/4"-20 kranówThorlabsDT25Do montażu mikroskopu
1" Stolik translacyjny ze śrubą regulacyjną 1/4"-170, gwintowniki 1/4"-20 Gwintownikimontażu mikroskopu
Długość 12", szyna optyczna na jaskółczy ogonEdmund Optics54-401Do Uchwyt mikroskopowy
2.5" Szerokość, jaskółczy ogon CarrierEdmund Optics54-404Do montażu mikroskopu
0.5" Szerokość, jaskółczy ogonCarrier Edmund Optics54-403Do montażu mikroskopu
InfiniTube Montaż C-Clamp z ¼-20Edmund Optics57-788Element mikroskopu
Standard (bez mocowania In-Line), InfiniTubeEdmund Optics56-125Komponent mikroskopu
Standardowa przystawka liniowa (zoptymalizowana przy 2X-10X), InfiniTubeEdmund Optics56-126Element mikroskopu
Adapter obiektywu Mitutoyo/Achrovid (M26 do M27)Edmund Optics53-787Element mikroskopu
5X Infinity Achrovid ObiektywEdmund Optics55-790Element
mikroskopu0,316" ID, adapter światłowodowy SX-6Edmund Optics38-944Komponent mikroskopu
i frac14; " x 36", elastyczny światłowód światłowodowyEdmund Optics42-347Element mikroskopu
115V, Oświetlacz światłowodowy MI-150 z filtrem IR i uchwytemEdmund Optics55-718Element mikroskopu
Allied Vision Manta G-223 2/3" Kolorowa kamera CMOSEdmund Optics88-452Zasilacz do elementu mikroskopu
Manta/ Guppy Pro/ Stingray/ PikeEdmund Optics68-586Komponent mikroskopu
1/4 "Przesuwny jednoosiowy stolik translacyjnyThorlabsMS1SMikrometr FODS
Analogowy czujnik przemieszczenia światłowodu zależny od odbicia ZasilaczPhiltecD20FODS
30V, 3A DCZasilacz AgilentU8001Ado DAQ i FODS
14-bitowy, 48 kS / s Tani wielofunkcyjny DAQNational InstrumentyUSB-6009DAQ dla FODS
Trzyosiowy zmotoryzowany stolik translacyjnyThorlabsThorlabs T25 XYZ-E/MEtap translacji
T-Cube DC Servo Motor ControllerThorlabsTDC001Sterownik silnika do stage
T-Cube Power SupplyThorlabsTPS001Zasilacz do sterownika silnika
National Instruments LabVIEW (2013 SP1)National InstrumentsUżywane do uruchamiania oprogramowania
National Instruments LabVIEW Vision Acquisition Software (2016)National InstrumentsUżywane do uruchamiania oprogramowania
Nikon Eclipse Ci-POL Main BodyMVIMDA96000Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon Pi Rurka pośrednia z suwakiem analizatoraMVIMDB45305Mikroskop
światła spolaryzowanegoNikon Dia-PolarizerMVIMDN11920Mikroskop światła spolaryzowanego
Przewód zasilający - 7'6"MVI79035Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon P-AMH Stopień mechanicznyMVIMDC45000Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon Lwd Achromat kondensorMVIMBL16100Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon LV-NBD5BD-CH Ręczny nosek Quint ESDMVIMBP60125Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon C-TF Tubus trójokularowy FMVIMBB93100Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon CFI 10X Okular FN 22mm NCMVIMAK10110Mikroskop światła spolaryzowanego
Nikon TU Plan Flour BD 10x ObiektywMVIMUE42100Mikroskop światła spolaryzowanego
Gąbka Venus Flower BasketBrandNie dotyczyszkieletu gąbki
3,5X Lupa z pałąkiemMcMaster Carr1490T5Służy do cięcia kolców
i Oslash; Wafel krzemowy 1" typu P / < 100>Ted Pella16011Używany do lustra punktu obciążenia
Wacik bawełniany o niskiej kłaczkach ze zwężającą się końcówkąMcMaster Carr71035T31Używany do czyszczenia lustra LP
Nóż precyzyjny z gumową rękojeściąMcMaster Carr35575A68Używany do cięcia spikul
Szkiełka mikroskopowe, matowy koniec, 75 x 25 x 1mmTed Pella260409Służy do cięcia iglic
Szczotki sobolowe, #00000, 0.08mm szer. x 4.0mm dłTed Pella11806Służy do przenoszenia spikul
Pęseta PELCO Pro o wysokiej precyzji, bardzo cienkie końcówki, doskonałe wykończenieTed Pella5367-5NMSłuży do przenoszenia kolców
Dwuosiowy mikrometr liniowyEdmund Optics58-608Służy do kalibracji mikroskopów
FLEX-A-TOP FT-38 CASESD Pojemniki plastikoweFT-38-CASSłuży do przechowywania spikul
Plastikowa fiolka Bullseye PoziomicaMcMaster Carr2147A11Służy do poziomowania stolika
Waga analitycznaMettler ToledoMS105DUSłuży do wzorcowania masy
Do Denis .

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wegst, U. G., Bai, H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. Bioinspired structural materials. Nat. Mater. 14 (1), 23-36 (2015).
  2. Meyers, M. A., McKittrick, J., Chen, P. Y. Structural biological materials: critical mechanics-materials connections. Science. 339 (6121), 773-779 (2013).
  3. Bodde, S. G., Meyers, M. A., McKittrick, J. Correlation of the mechanical and structural properties of cortical rachis keratin of rectrices of the Toco Toucan (Ramphastos toco). J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 4 (5), 723-732 (2011).
  4. Gibson, L. J. The hierarchical structure and mechanics of plant materials. J. R. Soc. Interface. , (2012).
  5. Monn, M. A., Kesari, H. A new structure-property connection in the skeletal elements of the marine sponge Tethya aurantia that guards against buckling instability. Sci. Rep. 7, (2017).
  6. Monn, M. A., Weaver, J. C., Zhang, T., Aizenberg, J., Kesari, H. New functional insights into the internal architecture of the laminated anchor spicules of Euplectella aspergillum. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (16), 4976-4981 (2015).
  7. Monn, M. A., Kesari, H. Enhanced bending failure strain in biological glass fibers due to internal lamellar architecture. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. , In Press (2017).
  8. Levi, C., Barton, J. L., Guillemet, C., Bras, E., Lehuede, P. A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge. J. Mater. Sci. Letters. 8 (3), 337-339 (1989).
  9. Kesari, H., Doll, J. C., Pruitt, B. L., Cai, W., Lew, A. J. Role of surface roughness in hysteresis during adhesive elastic contact. Philos. Mag. Lett. 90 (12), 891-902 (2010).
  10. Croisier, F., et al. Mechanical testing of electrospun PCL fibers. Acta Biomater. 8 (1), 218-224 (2012).
  11. Haque, M. A., Saif, M. T. A review of MEMS-based microscale and nanoscale tensile and bending testing. Exp. Mech. 43 (3), 248-255 (2003).
  12. Gudlavalleti, S. Mechanical testing of solid materials at the micro-scale. , Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology (2002).
  13. Tohmyoh, H., Ishihara, M., Akanda, M. S., Yamaki, S., Watanabe, T., Iwabuchi, T. Accurate determination of the structural elasticity of human hair by a small-scale bending test. J. Biomech. 44 (16), 2833-2837 (2011).
  14. Waters, J. F. Contact mechanics of biologically-inspired interface geometries. , Doctoral dissertation, Brown University (2009).
  15. Dai, Z., Gorb, S. N., Schwarz, U. Roughness-dependent friction force of the tarsal claw system in the beetle Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae). J. Exp. Biol. 205 (16), 2479-2488 (2002).
  16. Tramacere, F., Kovalev, A., Kleinteich, T., Gorb, S. N., Mazzolai, B. Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers. J. R. Soc. Interface. 11 (91), (2014).
  17. Ehrlich, H., et al. Nanostructural organization of naturally occurring composites: Part I. Silica-Collagen-based biocomposites. J. Nanomater. 53, (2008).
  18. Ehrlich, H., et al. Mineralization of the meter-long biosilica structures of glass sponges is templated on hydroxylated collagen. Nat. Chem. 2, 1084-1088 (2010).
  19. Ehrlich, H., et al. First evidence of the presence of chitin in skeletons of marine sponges. Part II. Glass sponges (Hexactinellida: Porifera). J. Exp. Zoo. 308 (4), 473-483 (2007).
  20. Ehrlich, H. Chitin and collagen as universal and alternative templates in biomineralization. Int. Geol Rev. 52, 661-699 (2010).
  21. Ehrlich, H., et al. Supercontinuum generation in naturally occurring glass sponge spicules. Adv. Opt. Mater. 4 (10), 1608-1613 (2016).
  22. Ehrlich, H., et al. Calcite reinforced silica-silica joints in the biocomposite skeleton of deep-sea glass sponges. Adv. Funct. Mater. 21, 3473-3481 (2011).
  23. Werner, P., Blumtritt, H., Zlotnikov, I., Graff, A., Dauphin, Y., Fratzl, P. Electron microscope analyses of the bio-silica basal spicule from the Monorhaphis chuni sponge. J. Struct. Biol. 191 (2), 165-174 (2015).
  24. Kolednik, O., Predan, J., Fischer, F. D., Fratzl, P. Bioinspired Design Criteria for Damage-Resistant Materials with Periodically Varying Microstructure. Adv. Funct. Mater. 21 (19), 3634-3641 (2011).
  25. Weaver, J. C., et al. Unifying design strategies in demosponge and hexactinellid skeletal systems. J. Adhes. 86 (1), 72-95 (2010).
  26. Walter, S. L., Flinn, B. D., Mayer, G. Mechanisms of toughening of a natural rigid composite. Mater. Sci. Eng. C. 27 (3), 570-574 (2007).
  27. Ehrlich, H. Silica biomineralization in Sponges. Encyclopedia of Geobiology. , Springer Verlag. 796-808 (2011).
  28. Zlotnikov, I., Werner, P., Fratzl, P., Zolotoyabko, E. Eshelby Twist as a possible source of lattice rotation in a perfectly ordered protein/silica structure grown by a simple organism. Small. 11 (42), 5636-5641 (2015).
  29. Zlotnikov, I., et al. A perfectly periodic three-dimensional protein/silica mesoporous structure produced by an organism. Adv. Mater. 26 (11), 1682-1687 (2014).
  30. Gere, J. M., Timoshenko, S. P. Chapter 5: Stresses in Beams. Mechanics of materials. , 205-217 (1997).
  31. Baratta, F. I., Matthews, W. T., Quinn, G. D. Errors associated with flexure testing of brittle materials. , Army Lab Command Watertown MA Material Technology Lab. No. MTL-TR-87-35 (1987).
  32. Quinn, G. D., Sparenberg, B. T., Koshy, P., Ives, L. K., Jahanmir, S., Arola, D. D. Flexural strength of ceramic and glass rods. J. Test. Eval. 37 (3), 1-23 (2009).
  33. Tattersall, H. G., Tappin, G. The work of fracture and its measurement in metals, ceramics and other materials. J. Mater. Sci. 1 (3), 296-301 (1966).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Marine Sponge SpiculesThree Point BendingFlexural Testing SystemMechanical PropertiesBiological StructuresForce DisplacementCantilever StiffnessFiber Optic SensorLoad Point TipSample Stage

Related Articles