Prove biassiali
Nelle prove biassiali il provino viene sottoposto al carico tramite due assi di prova, a differenza di quanto accade durante le prove uniassiali.
Durante i test di trazione o compressione, è possibile applicare il carico in modo torsionale. Per questo, la macchina di prova materiali richiede un azionamento di torsione aggiuntivo insieme all'azionamento tramite traversa.
Per studi più dettagliati sui materiali, nel campo della trazione biassiale, è possibile testare provini cruciformi utilizzando quattro assi di prova.
Gli assi di prova supplementari permettono di riprodurre sia rapporti di sollecitazione costanti (percorso di sollecitazione lineare) che percorsi di sollecitazione combinati arbitrariamente (metodo staircase).
Prove di torsione-compressione-trazione
La prova di torsione-compressione-trazione è un metodo di prova multiassiale utilizzato nelle prove su materiali e componenti, che combina un momento torsionale con un test di trazione o compressione.
L'uso di un azionamento torsionale provoca la torsione del provino. L'applicazione della forza aggiuntiva in direzione di trazione o compressione provoca diversi tipi di sollecitazioni sulla resistenza del materiale.
Il momento torsionale (coppia) Mt viene calcolato dalla forza F sulla leva, moltiplicata per la lunghezza r della leva utilizzata: Mt = F ⋅ r
La deformazione, o il carico, viene misurata mediante trasduttori di forza e di torsione.
Prove di torsione biassiali di provini cruciformi
Una variante esclusiva delle prove materiali è il test di trazione biassiale, o test di trazione a due assi. I crescenti requisiti imposti ai materiali rendono inadatta la determinazione dei valori caratteristici tramite stati di sollecitazione a singolo asse. La prova cruciforme viene utilizzata per generare campi di sollecitazione di trazione che si creano quando un provino cruciforme è sottoposto al carico biassiale.
Per generare il campo di sollecitazione di trazione biassiale, sono necessari o quattro assi di azionamento, controllabili e regolabili singolarmente, oppure due assi ciascuno in funzionamento master-slave.
Se, oltre alla misurazione e al controllo della deformazione, è richiesto il controllo del punto medio del provino cruciforme, è assolutamente necessaria una soluzione con assi di azionamento controllabili e regolabili singolarmente.
La prova viene eseguita principalmente nel campo della ricerca e sviluppo e permette di esaminare i valori nell'area di intersezione del provino. Per il settore delle prove sui metalli, esiste una bozza di normativa ISO-FDIS 16842, che fornisce istruzioni sulla progettazione del provino, la disposizione della prova e la relativa procedura.
Il provino cruciforme viene caricato nelle due direzioni verticale e orizzontale. Le frecce indicano la sollecitazione nominale. Durante la prova, nel materiale si verifica una sollecitazione molto elevata, chiamata sollecitazione a tacca, che si genera agli angoli del provino cruciforme. Le linee rosse mostrano i percorsi della sollecitazione.
Strategie di prova per il percorso di carico uniassiale e biassiale nelle prove cruciformi
Anche in questo caso, le due direzioni di carico sono in verticale e in orizzontale. I due assi di prova permettono di riprodurre sia rapporti di sollecitazione costanti (percorso di sollecitazione lineare) che percorsi di sollecitazione combinati arbitrariamente (metodo staircase).
In questo diagramma sono mostrate le strategie risultanti.
Misurazione della deformazione ottica / controllo della deformazione
I sistemi di misura ottici sono usati per la misurazione delle deformazioni nel campo della trazione biassiale. Con la versione avanzata di questi sistemi, oltre alla misurazione e al controllo della deformazione è possibile anche il controllo del punto medio del provino.
In questo caso i provini devono avere marcature appropriate, che il sistema di misura usa per registrare gli spostamenti nella rispettiva direzione dell'asse. Sono necessarie essenzialmente quattro marcature per la misurazione/controllo della deformazione.
Se è richiesto anche il controllo del punto medio, è necessaria un'altra marcatura al centro del provino.
