Badanie w dwóch osiach
W próbie dwuosiowej – w odróżnieniu od jednoosiowej próby rozciągania – próbkę obciąża się na dwóch osiach siły.
Oprócz badania rozciągania lub ściskania, obciążenie można przeprowadzić momentem skręcającym (badanie rozciągania-ściskania-skręcania). W tym celu maszyna wytrzymałościowa oprócz napędu poprzez trawersę wymaga dodatkowego napędu skrętnego.
W celu dalszych badań materiałów w dwuosiowym polu naprężenia rozciągającego można również przeprowadzić na próbkach rozciągających się krzyżowo . Do badania tego kształtu próbki wymagane są cztery osie badawcze.
Dzięki dodatkowym osiom badawczym można odtworzyć zarówno warunki stałego naprężenia (liniowa ścieżka naprężenia), jak i ścieżki naprężenia, które można dowolnie łączyć (przebieg schodkowy).
Badanie rozciągania-ściskania-skręcania Badanie rozciągania krzyżowego Maszyny wytrzymałościowe
Badanie rozciągania-ściskania-skręcania
Próba rozciągania, ściskania i skręcania (badanie ZDT) to wieloosiowa metoda badania materiałów i komponentów, która łączy moment skręcający z próbą rozciągania lub próbą ściskania .
Zastosowanie napędu skrętnego powoduje skręcanie próbki. Dodatkowa działająca siła w kierunku rozciągania lub ściskania powoduje różnego rodzaju naprężenia wpływające na wytrzymałość materiału.
Moment skręcający Mt oblicza się z siły F działającej na dźwignię pomnożonej przez długość r użytej dźwigni: Mt = F ⋅ r
Pomiar wydłużenia ewent. obciążenia mierzony jest za pomocą przetworników siły i momentu skręcającego.
Dwuosiowa próba rozciągania na próbkach rozciąganych krzyżowo
Dwuosiowa próba rozciągania lub próba rozciągania w dwóch osiach jest cechą szczególną w badaniu materiałów. Rosnące wymagania materiałowe powodują, że wyznaczanie parametrów materiałowych na podstawie jednoosiowych stanów naprężeń nie jest już wystarczające. Próba rozciągania krzyżowego tworzy pola naprężeń rozciągających, które powstają, gdy próba rozciągania krzyżowego jest obciążana na dwóch osiach.
Do wygenerowania dwuosiowego pola naprężenia rozciągającego wymagane są cztery osie napędowe, które mogą być indywidualnie sterowane i regulowane, lub po dwie osie napędowe, każda w trybie master-slave.
Jeśli oprócz pomiaru i kontroli wydłużenia pożądana jest również kontrola punktu środkowego próbki ciągnionej krzyżowo, absolutnie konieczne jest rozwiązanie z indywidualnie sterowanymi i regulowanymi osiami napędowymi.
Dwuosiowa próba rozciągania jest przeprowadzana przede wszystkim w badaniach i rozwoju w celu zbadania określonych wartości naprężeń w punkcie przecięcia próbki. Istnieje projekt normy ISO-FDIS 16842 dla obszaru badań metali, który opisuje informacje na temat wykonania próbki, konfiguracji badania i procedur badawczych.
Próba do rozciągania krzyżowego jest obciążana w dwóch kierunkach (tutaj pionowym i poziomym). Strzałki wskazują naprężenie nominalne. Podczas badania w materiale w narożach próby krzyżowej powstają szczególnie duże naprężenia, które określa się mianem naprężenia karbowego. Trajektorie naprężenia są pokazane jako czerwone linie.
Strategie badawcze dla jedno- i dwuosiowych ścieżek obciążenia w próbie rozciągania krzyżowego
Tutaj również dwa kierunki obciążenia są pokazane w pionie i poziomie. Dzięki dwóm osiom badawczym można odtworzyć zarówno warunki stałego naprężenia (liniowa ścieżka naprężenia), jak i ścieżki naprężenia, które można dowolnie łączyć (przebieg schodkowy).
Wynikowe strategie testowania pokazano schematycznie na tym diagramie.
Optyczny pomiar wydłużenia / regulacja pomiaru wydłużenia
Do pomiaru wydłużenia w dwuosiowym polu naprężenia rozciągającego stosuje się optyczne układy pomiarowe, które oprócz pomiaru i kontroli wydłużenia zapewniają także kontrolę środka próbki w wersji rozszerzonej.
Próbki krzyżowe muszą być zaopatrzone w odpowiednie znaczniki, dzięki którym system pomiarowy rejestruje przemieszczenia w odpowiednim kierunku osiowym. Do pomiaru/kontroli wydłużenia wymagane są zazwyczaj 4 znaczniki.
Jeśli pożądana jest dodatkowa regulacja środkowa, konieczne jest dodatkowe oznaczenie na środku próbki.
