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Prove di trazione ad alta velocità

SEP 1230, DIN EN ISO 26203-2, ISO 18872, ISO 6603-2, SAE J2749 Nov 2008

Il comportamento alla frattura di molti materiali dipende da diversi fattori tra cui la velocità del carico applicato. Le prove di trazione ad alta velocità forniscono la caratterizzazione delle proprietà di trazione di metalli e materie plastiche ad alta velocità. Questi parametri sono particolarmente significativi per le simulazioni del crash.

Durante le prove di trazione ad alta velocità, i provini piatti dumbbell vengono testati con velocità di applicazione del carico molto elevate, fino a 20 m/s. Inoltre, è possibile la misurazione diretta della deformazione sul provino, con la possibilità di ottenere la curva di sforzo-deformazione. 

Le prove di trazione ad alta velocità vengono eseguite con una macchina di prova ad alta velocità. Queste macchine di prova servoidrauliche raggiungono velocità fino a 20 m/s con carichi fino a 160 kN.

I crash test sono eseguiti già in fase di progettazione

È noto da tempo che le proprietà meccanico-tecnologiche dei materiali dipendono (tra le altre cose) dalla velocità di carico; in altre parole, dalla velocità di deformazione. In pratica, tuttavia, sono i carichi di impatto che sono spesso la causa della rottura dei componenti. I progettisti impegnati nello sviluppo di automobili resistenti agli urti hanno rapidamente scoperto che l'uso di valori caratteristici del materiale ottenuti in prove quasi statiche ha prodotto risultati non corretti. Solo esaminando i dati delle prove di trazione ad alta velocità è stato possibile ottenere un buon livello di correlazione tra simulazione numerica e realtà.

Poiché la simulazione numerica è sempre più utilizzata per progettare i processi di formabilità (formabilità di lamiere, forgiatura), è fondamentale la conoscenza della curva di flusso in funzione della velocità di formabilità. A tale proposito, la discussione tra gli ingegneri dei materiali si concentra sempre sulla velocità di deformazione, dal momento che questa dipende dalla forma del provino lo, non è adatta alla determinazione delle caratteristiche di una macchina. Per questo motivo, i costruttori di macchine stabiliscono una velocità del pistone.

La relazione fra velocità di deformazione e velocità del pistone v è la seguente:

ϵ = (Δϵ / Δt) = (Δl / l0) x (l / Δt) = (v / l0)

Prova di trazione ad alta velocità

Prova di trazione ad alta velocità a 1000 °C con una macchina di prova ad alta velocità 160 kN / 20 m/s

Normative per le prove di trazione ad alta velocità

  • SEP 1230: Determinazione delle proprietà meccaniche della lamiera ad alta velocità di deformazione nelle prove di trazione ad alta velocità
  • DIN EN ISO 26203-2: Materiali metallici - Prove di trazione ad alta velocità di deformazione - Parte 2: Sistemi servoidraulici ed altri sistemi
  • ISO 18872: Materie plastiche - determinazione delle proprietà di trazione ad alta velocità di deformazione
  • ISO 6603-2: Materie plastiche - determinazione del comportamento all'impatto di punzonatura delle materie plastiche rigide - Parte 2: Prove di impatto strumentate
  • SAE J2749 Nov 2008: Prove di trazione ad alta velocità di deformazione dei polimeri

Acquisizione dei dati di prova

Nelle prove di trazione ad alta velocità, per ottenere una misurazione più accurata della forza, i provini sono spesso provvisti di strain-gage. Gli strain-gage vengono applicati (su due lati, davanti e dietro) su un'area del provino soggetta solo a deformazione elastica. Sono disposti diagonalmente in una configurazione a mezzo ponte. Il segnale di misura mostra un'oscillazione del segnale notevolmente inferiore rispetto al segnale di forza della cella di carico piezoelettrica.
Gli strain-gage possono essere applicati al provino anche nella sezione trasversale di prova per un'accurata misurazione delle deformazioni. In questo caso si usa uno strain-gage in un quarto di ponte. Poiché i tempi di prova sono molto brevi (solo pochi millisecondi), sono necessari amplificatori di misura estremamente rapidi, insieme ad una scheda di memoria transitoria aggiuntiva.

Prodotti per le prove di trazione ad alta velocità

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