منصات مستوية متعددة المحاور

توفر معدات الاختبار أحادية المحور القياسية خصائص مادية أحادية البعد فقط، وهي غير كافية للتنبؤ بالفشل أو حدود التشكيل للمعادن الصفائحية والمركبات التي تعمل تحت إجهاد متعدد المحاور. تتغلب هذه الأنظمة على هذا القيد عن طريق محاكاة ظروف الإجهاد المستوي بدقة وتوليد بيانات سطح الخضوع متعدد المحاور الكاملة المطلوبة لمحاكاة التشكيل الدقيقة.

يعد الحفاظ على نقطة المركز الثابتة للعينة الصليبية أثناء التحميل المتعامد المتزامن عقبة تقنية حرجة، حيث أن أي انتقال أو دوران يُدخل إجهادات قص وانحناء غير صالحة. تستخدم هندسة التحكم في النظام حلقات تغذية راجعة نشطة وفي الوقت الفعلي من المنطقة المركزية لتثبيت موضع مركز العينة بدقة طوال مسار التحميل بأكمله.

القياس الدقيق لمكونات الانفعال المستوية (E1 و E2 والقص) مستحيل باستخدام مقاييس الاستطالة القياسية بسبب حقل الانفعال المعقد. تسهل مساحة الاختبار القوية ونظام التحكم استخدام قياس الاستطالة ثنائي المحور غير المتصل أو الارتباط الرقمي للصور (DIC)، مما يضمن رسم خرائط انفعال دقيق وعالي الدقة لمنطقة القياس المركزية.

يعد تصميم وتصنيع هندسة عينة صليبية تفشل باستمرار في قسم القياس المركزي، دون فشل سابق لأوانه في الأذرع، أمراً صعباً. غالباً ما يوفر دعم التطبيق للنظام قوالب هندسية للعينات تم التحقق من صحتها وبروتوكولات تحميل تضمن بدء الفشل بشكل صحيح تحت حالة الإجهاد الثنائي المحور الموحدة المطلوبة.

يجد الباحثون الذين يحتاجون إلى مسارات تحميل غير متناسبة (حيث تتغير نسبة الإجهاد أثناء الاختبار) أن وحدات التحكم القياسية غير قادرة على التعامل مع الانتقال بسلاسة ودقة. يسمح برنامج التحكم المتقدم بـمسارات مبرمجة معقدة وتحكم مستقل في مشغلات المحور X و Y، مما يمكن من محاكاة سجلات تشكيل أو خدمة واقعية ومعقدة.

غالباً ما يتطلب اختبار المواد التي تظهر سلوكاً متبايناً كبيراً للخواص إجراء اختبارات أحادية المحور متعددة وتستغرق وقتاً طويلاً بزوايا مختلفة لتوصيف التبعية الاتجاهية بالكامل. يسمح النظام ثنائي المحور بـالقياس المباشر للخصائص في ظل نسب إجهاد مختلفة (على سبيل المثال، الإجهاد الثنائي المحور المتوازن) في اختبار واحد يتم التحكم فيه بدرجة عالية، مما يسرع بشكل كبير عملية توصيف المواد.

يعد تحقيق نسبة الإجهاد المستهدفة والحفاظ عليها (sigma_x/sigma_y) بدقة على مدار الاختبار أمراً صعباً بسبب عدم الخطية للمادة وتغير مساحات المقطع العرضي. يستخدم نظام التحكم تغذية راجعة للقوة في الوقت الفعلي من كلا المحورين لتنظيم متطلبات المشغلين بشكل فعال، مما يضمن الحفاظ على نسبة الإجهاد المطلوبة بدقة من بدء الخضوع إلى الفشل النهائي.

يمكن أن تكون التكلفة العالية ومتطلبات المساحة لإطار متعدد المحاور ذي غرض واحد باهظة. يسمح التصميم المعياري، عند الاقتضاء، بـإعادة تكوين أو تكييف المكونات الأساسية للاختبارات أحادية المحور المتخصصة عندما لا تكون القدرة ثنائية المحور مطلوبة، مما يزيد من مرونة الاستثمار الرأسمالي.

اضغط هنا للتعرف أكثر على أنظمة الاختبار الشاملة من Instron