Biaxiale test
Tijdens een biaxiale test wordt het sample - in tegenstelling met een uniaxiale test - belast volgens twee assen.
De belasting kan uitgeoefend worden via een torsiemoment naast de trek- of drukkracht (trek-druk-torsietest). Hiervoor moet de materiaaltestmachine uitgerust zijn met een bijkomende torsie-aandrijving naast de normale aandrijving van de traverse.
Voor dieper materiaalonderzoek bij biaxiale trekkrachten, kunnen tests uitgevoerd worden op kruisvormige samples. Voor tests op deze samples zijn vier aandrijvingen nodig.
De extra test-assen kunnen zowel gebruikt worden om constante spanningsverhoudingen te creëren (lineair spanningspad) als om arbitrair gekozen combinaties te bekomen (staircase benadering).
Trek-druk-torsietest
De trek-druk-torsietest is een multiaxiale testmethode voor het testen van materialen en componenten, waarbij een torsiemoment gecombineerd wordt met een trektest of een druktest.
De torsie-aandrijving maakt dat het sample draait. De parallelle krachtuitoefening in trek- of drukrichting veroorzaakt verschillende types spanningen om het materiaal op sterkte te testen.
Het torsiemoment (koppel) Mt wordt berekend uit de hefboomkracht F, vermenigvuldigd met de lengte van de hefboom r. Mt = F ⋅ r
De rek of kracht worden gemeten met behulp van krachtcellen en torsie-opnemers.
Biaxiale trektest op kruisvormige samples
Een unieke vorm van materiaaltests is de biaxiale trektest, of twee-assige trektest. De steeds hogere eisen gesteld aan materialen betekenen dat de bepaling van materiaaleigenschappen via éénassige spanningstoestand niet langer volstaat. De kruisvormige test wordt gebruikt om trekspanningsvelden te creëren die ontstaan wanneer een kruisvormig sample onder biaxiale belasting staat.
Het biaxiale trekspanningsveld kan gecreëerd worden met vier individueel gestuurde en regelbare aandrijvingen, of met twee aandrijfassen elk in master-slave modus.
Als naast meting en sturing van de rek ook een middelpuntssturing van de kruisvorm nodig is, dan is een oplossing met individueel gestuurde aandrijfassen absoluut noodzakelijk.
De biaxiale trektest wordt vooral gebruikt in onderzoek en ontwikkeling, omdat men zo gedefinieerde spanningswaarden ter hoogte van de kruising kan aanbrengen en onderzoeken. Voor het testen van metalen bestaat er een ISO-FDIS 16842 norm in ontwerpfase, die aanwijzingen geeft voor het ontwerp van de samples, testopstelling en testprocedures.
Het kruisvormig sample wordt belast in twee richtingen (hier verticaal en horizontaal). De pijlen duiden de nominale spanning aan. Tijdens de test ontstaat een bijzonder hoge spanning in het materiaal ter hoogte van de hoeken van de kruisvorm, die ook kerfspanning genoemd wordt (lokale spanningsconcentratie). De spanningsvelden worden getoond als rode lijnen.
Teststrategie voor uniaxiale en biaxiale belastingen tijdens kruisvormige tests
De twee belastingsrichtingen worden weer verticaal en horizontaal getoond. De twee test-assen kunnen zowel gebruikt worden om constante spanningsverhoudingen te creëren (lineair spanningspad) als om arbitrair gekozen combinaties te bekomen (staircase benadering).
De resulterende teststrategieën worden schematisch getoond in dit diagram.
Optische rekmeting / reksturing
Voor het meten van de rek in het biaxiale spanningsveld worden optische meetsystemen gebruikt. Met een uitgebreide versie van deze meetsystemen kan naast de rekmeting en reksturing ook het midden van het sample gestuurd worden.
Hiervoor moet het sample voorzien zijn van gepaste markeringen, die door het meetsysteem gebruikt worden om de verplaatsing in de respectievelijke asrichting te registreren. Als basis voor rekmeting en reksturing zijn vier markeringen nodig.
Voor de middelpuntsturing is een vijfde markering nodig in het midden van het sample.
