デジタル画像相関法と中間ひずみ率材料解析
Summary
ここで高速サーボ油圧負荷フレームを使用して中間のひずみ速度引張試験片の動的キャラクタリゼーションの方法論を提案する.歪みゲージ計測・解析だけでなく、標本のデジタル画像相関ひずみ測定のための手順も定義されています。
Abstract
動的荷重を受ける材料の力学応答は通常静的条件下での動作とは異なるしたがって、一般的な準静的機器と材料解析に使用するプロシージャは動的荷重を受ける材料の適用されません。材料の動的応答の変形速度に依存し、高に大別されるが (すなわち、200/s より大きい)、中間 (すなわち、10−200/秒) と低ひずみ率 (すなわち、以下 10/s) 政体。集録したデータの信頼性を確保するため、特定施設およびテスト プロトコルの各これらの政権を呼び出します。高速サーボ油圧設備および検証テスト プロトコルへのアクセスを制限、中ひずみ速度で結果の差が大きくあります。現在の原稿は、これらの中間のひずみ速度でさまざまな材料の特性評価のための検証済みプロトコルを提示します。歪みゲージ計測およびデジタル画像相関プロトコルは、すべての単一のテストから最大限のレベルの詳細データを抽出する無料のモジュールとして含まれています。さまざまな資料・ テストのセットアップから得られる生データの例 (例えば,引張・せん断) される出力データを処理するために使用分析の手順については。最後に、機能の制限や潜在的な問題を克服するための方法に沿って、現在のプロトコルを使用して動的キャラクタリゼーションの課題を説明します。
Introduction
ほとんどの材料の力学的挙動1のひずみ速度依存性の程度を示すし、したがって、準静的ひずみ速度でのみ機械試験の動的材料特性を決定するために適してではありません。アプリケーション。5 種類の機械のテスト システムを使用して調べた通常材料のひずみ速度依存性: 従来のスクリュー ドライブのロード フレーム、サーボ油圧システム、高速サーボ油圧システム、衝撃試験機、ホプキンソン バー システム1。 分割ホプキンソン棒は過去の材料の動的特性の一般的な施設をされている 50 年2。また中間および低ひずみ速度をテストするホプキンソン バーを変更する努力がずっとあります。ただし、これらの施設は通常材料の高批ずみ速度特性に適している (すなわち、通常 200/秒以上)。中間のひずみ速度 10−200/秒の範囲内での材料特性のひずみ率特性に関する文献でギャップがある (すなわちの間の準静的および高批ずみ速度結果分割から得られるホプキンソン棒3)、ためにであります。設備、中ひずみ速度材料試験の信頼性の高いプロシージャの欠如へのアクセスを制限します。
高速サーボ油圧負荷フレームは、定数と定義済みの速度で試験片に荷重を適用します。これらは引張試験で、読み込みが始まる前に目的の速度に到達するクロスヘッドができる余裕のアダプターからフレームの利点をロードします。余裕のアダプターは、により、目標速度に到達するある特定の距離 (例えば 0.1 m) に向かうと、供試体に荷重を適用するを起動します。高速サーボ油圧負荷フレームは通常変位制御モードの下でテストを実行し、一定工学ひずみ率3を生成する定数アクチュエータ速度を維持します。
試験片の伸びの測定方法は、接触や非接触技術4に分類されています。連絡先技術は、レーザー伸縮計は非接触測定の使用にクリップオン伸縮計などの計測器の使用を含んでいます。動的テストに適していますない連絡先伸縮慣性の影響を受けやすいので、非接触伸縮この問題に苦しむしません。
デジタル画像相関法 (DIC) は、光, 非接触, 全視野ひずみ計測、ひずみ測定歪み/負荷を測定し、関連付けられている (例えば、鳴る現象) の課題のいくつかを克服する方法であると動的材料特性評価5。抵抗ストレン ゲージは測定、伸長、および限られた実装方法の限られた範囲の限られた地域など制限苦しむことができる DIC が常に中に試料表面から全視野ひずみ計測を提供できるに対し、実験。
提示された手順 DIC と共に高速サーボ油圧負荷フレームの使用をについて説明し、実験の手順の詳細を明らかにする最近開発された標準的なガイドライン6に補完的なドキュメントとして使用できます。サーボ油圧負荷フレームについてさまざまなテストのセットアップのために続くことができる (例えば、引張、圧縮、せん断と)、一般的な準静的負荷ともフレーム同様、したがって、カバー設備の広大な範囲。さらに、DIC セクションはマイナーな修正と、機械的あるいは熱的テストの任意の種類に個別に適用する可能性があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
実験から得られた生データは、供試体の供試体ジオメトリとひずみゲージ場所によって影響されます。高批ずみ速度でロード フレームに組み込むピエゾ電気負荷洗濯機が取得した低ひずみ率の動的テストの負荷データ (ブルースら 。3提案 > 10/s、王らの中。9報告 100/s 制限) 通常読み込みに関連付けられている動的波による大振幅振動に苦しみ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、ドミトリー ・ Klishch、ミシェル ・ Delannoy、タイラー Musclow、フレイザー カービィ、ジョシュア イルゼとアレックス Naftel から大きな支援を認めます。金融サポート セキュリティ材料技術 (SMT) プログラムを通じて国立研究評議会カナダ (NRC) にも感謝しています。
Materials
| Camera Lens | Opto Engineering | Telecentric lens 23-64 | |
| High Speed Camera | SAX Photron Fastcam | ||
| High Speed DAQ | National Instruments | USB-6259 | |
| High Speed Servo-Hydraulic Load Frame | MTS Systems Corporation | Custom Built | |
| Jab Bullet Light with diffuser | AADyn JAB BULLET | 15° diffusers | |
| Strain gauge | Micro-Measurements | Model EA-13-062AQ-350 |
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