Badanie szybkiego rozdzierania / Badanie dużych prędkości
Zachowanie materiałów przy pękaniu zależy również między innymi od prędkości obciążenia. Szybkie próby rozdzierania, zwane także szybkimi próbami rozciągania, umożliwiają scharakteryzowanie właściwości rozciągających metali lub tworzyw sztucznych przy dużych prędkościach wydłużenia. Parametry te są szczególnie cenne przy symulacji zderzenia.
W szybkiej próbie rozdzierania próbę rozciągania przeprowadza się na płaskich próbkach wiosełkowych przy prędkościach obciążania do 20 m/s. Możliwe jest również zastosowanie bezpośredniego pomiaru zmiany długości na próbce, co pozwala na generowanie miarodajnych wykresów naprężenie-wydłużenie.
Badania szybkiego rozdzierania zostają przeprowadzone na maszynie wytrzymałościowej dużych prędkości . Te serwo-hydrauliczne maszyny wytrzymałościowe osiągają prędkości rozdzierania próbek do 20 m/s przy siłach do 160 kN.
Zakres stosowania Wideo Normy Akwizycja danych pomiarowych Maszyny wytrzymałościowe
Testy zderzeniowe są pomocne już podczas konstrukcji
Od dawna wiadomo, że właściwości mechaniczne i technologiczne materiału zależą także m.in. od prędkości obciążania, czyli szybkości odkształcania. W rzeczywistości jednak naprężenia przypominające uderzenia często prowadzą do awarii podzespołów. Kiedy zaczęli projektować samochody tak, aby były bezpieczne w przypadku zderzeń, projektanci szybko odkryli, że uzyskują błędne wyniki, stosując parametry materiałowe uzyskane w testach quasi-statycznych. Jedynie dane z szybkich testów rozdzierania wykazały dobrą zgodność pomiędzy symulacją numeryczną a rzeczywistością.
Ponieważ w projektowaniu procesów formowania (formowanie blachy, kucie) coraz częściej wykorzystuje się symulację numeryczną, niezbędna jest znajomość krzywych płynięcia w zależności od prędkości formowania. W tym kontekście materiałoznawca zawsze mówi o szybkościach odkształcenia. Ponieważ te zależą one od kształtu próbki, lo, nie nadają się do określenia właściwości maszyny. Dlatego producenci maszyn określają prędkość tłoka.
Normy dla badania szybkiego rozdzierania
- SEP 1230: Oznaczanie właściwości mechanicznych materiałów blaszanych przy dużych prędkościach odkształcenia w próbach rozciągania z dużymi prędkościami
- DIN EN ISO 26203-2: Materiały metaliczne – próba rozciągania przy dużych prędkościach odkształcania – Część 2: Systemy serwo-hydrauliczne i inne
- Projekt normalizacyjny ISO/CD 22183: Plastics – Determination of tensile properties at high rate using a servo-hydraulic testing machine
- ISO 527-1, ISO 527-2; ASTM D638: Określenie właściwości rozciągających (obejmuje tylko zakres małych prędkości odkształcenia)
- SAE J2749 Nov2008: High Strain Rate Tensile Testing of Polymers
- ISO 18872: Tworzywa sztuczne – oznaczanie właściwości rozciągających przy dużych prędkościach odkształcania
- ISO 82568, ASTM D1822: Oznaczanie udarności przy rozciąganiu (tworzywo sztuczne)
Badanie szybkiego rozdzierania
Badanie szybkiego rozdzierania tworzyw sztucznych
Badanie szybkiego rozdzierania metali
Badanie dużych prędkości w temperaturze
Akwizycja danych pomiarowych
W próbach rozciągania przy dużych prędkościach próbki często wyposaża się w tensometry w celu uzyskania bardziej precyzyjnego pomiaru siły. W tym celu do próbki przykłada się tensometry w obszarze, który odkształca się jedynie elastycznie, po dwóch stronach z przodu i z tyłu, które są połączone ukośnie w formie półmostka. Sygnał pomiarowy charakteryzuje się znacznie mniejszą liczbą oscylacji niż sygnał siły z piezoelektrycznego przetwornika siły.
Dodatkowo próbkę można nałożyć na badany przekrój poprzeczny za pomocą tensometrów w celu dokładnego pomiaru odkształcenia. W tym celu tensometr przykleja się w postaci mostka ćwiartkowego. Ponieważ czasy testów są bardzo krótkie, wynoszące zaledwie kilka milisekund, wymagane są bardzo szybkie wzmacniacze pomiarowe i dodatkowa karta stanów przejściowych.
