Napinanie wieloosiowe za pomocą próbek krzyżowych

Większość struktur inżynieryjnych narażona jest na kompleksowe napinanie wieloosiowe, spowodowane niejednolitością obciążeń, geometrii i/lub materiału. Podczas testów laboratoryjnych stosuje się głównie różne rodzaje dostarczania obciążenia, na przykład pełzanie, testy quasi-statyczne i zmęczeniowe – proste próbki przeznaczone do napinania jednoosiowego. Ze względu na różnicę między danymi testu jednoosiowego opartego na projekcie, a działaniem funkcjonalnym komponentów z napięciami wieloosiowymi, większość badań poświęcono na zapewnienie właściwego zrozumienia relacji między nimi.

 

Próbka umożliwiająca bezpośrednie testowanie dwuosiowe jest próbką krzyżową (płytka w kształcie krzyża), obciążoną na jednym poziomie czterema siłownikami prostokątnymi.  Opracowaliśmy systemy testujące do kontrolowania ruchu środka próbki, likwidując niechciane poruszanie i wyginanie na próbce. W konwencjonalnej serwo hydraulicznej maszynie testującej jeden koniec testowanej próbki jest zamocowany stacjonarnie, a drugi przesuwa się pod wpływem rozciągania lub nacisku siłownika.  Do testów jest to bardzo zadowalająca metoda działania, jednak oznacza ona również, że środek próbki porusza się podczas cyklu testu.  W niektórych testach konieczne jest utrzymywanie środka próbki w miejscu - na przykład, gdy niezbędne jest badanie środka próbki przez mikroskop podczas trwania testu.  Dla takiego rodzaju testowania do systemu dodano drugi siłownik, co powoduje, że na obydwu końcach próbki może pojawić się ruch odkształcający.  A więc można sterować dwoma siłownikami i dwoma zmiennymi: pozycja środkowa próbki i całkowite odkształcenie pojawiające się na końcach próbki.  Problem sterowania istnieje, ponieważ nie ma naturalnego parowania siłownika i sterowanej zmiennej - ruch każdego siłownika wpływa na pozycję środkową i odkształcenie testowanej próbki.

 

Równe odkształcenie każdego końca próbki powoduje brak ruchu pozycji środkowej; przesuwanie każdego siłownika w tym samym kierunku porusza pozycję środkową bez zmiany odkształcenia.  Każda pętla działa niezależnie i nie ma oddziaływania między sygnałami sterowniczymi fazowymi i pozafazowymi do siłowników.  Zasada opisana dla dwóch przeciwnych siłowników może być również stosowana do konfiguracji testu krzyżowego z czterema siłownikami.  Testy można wykonać również w trybie sterowania naprężenia i obciążenia. Najnowszy zainstalowany system krzyżowy jest przeznaczony do kompleksowych testów TMF, w których mierzone całkowite sygnały naprężenia muszą być korygowane w czasie rzeczywistym, ze względu na rozszerzalność cieplną i naprężenie sprężyste.

 

Nasz system krzyżowy o mocy 100 kN lub 250 kN zapewnia bardzo wyrównaną i sztywną ramę obciążeniową, wraz z bardzo dokładnymi, nieuszczelnianymi siłownikami z ułożyskowaniem hydrostatycznym, zapewniającymi największą kontrolę testowanej próbki.  Ten system obciążeniowy jest dobrze dopasowany do sterownika cyfrowego serii 8800 i naszego nowego oprogramowania do testowana dynamicznego WaveMatrix™ z intuicyjnym interfejsem użytkownika do kompleksowych testów wieloosiowych.