Испытание на быстрый разрыв / высокоскоростное испытание

SEP 1230, DIN EN ISO 26203-2, ISO 18872, ISO 6603-2, SAE J2749 Nov2008

Характеристики разрушения материалов зависят, кроме всего прочего, также от скорости нагружения. Испытания на быстрый разрыв, их также называют высокоскоростными испытаниями, предназначены для определения характеристик металлов и пластмасс при растяжении с высокой скоростью деформации. Эти параметры особенно важны, прежде всего, для моделирования автомобильных столкновений.

При испытании на быстрый разрыв испытывают плоские образцы с заплечиками на растяжение со скоростью нагружения до 20 м/с. Также возможно прямое измерение продольной деформации на образце, что позволяет создавать информативные диаграммы напряжения/деформации. Испытания на быстрый разрыв проводятся на высокоскоростной испытательной машине. Эти сервогидравлические испытательные машины достигают скорости испытания до 20 м/с при усилии до 160 кН.

Приспособление для испытаний металлов на быстрый разрыв (160 кН / 20 м/с)

Уже давно известно, что механико-технологические свойства материалов зависят, кроме всего прочего, также от скорости нагружения, т.е. скорости деформации. Однако в реальности именно ударные нагружения зачастую приводят к разрушению изделия. Так конструктора, когда начали разрабатывать безопасные при столкновениях автомобили, быстро установили, что при использовании характеристик материалов, полученных в квазистатических испытаниях, они приходили к неверным результатам. Лишь с получением данных из испытаний на быстрый разрыв удалось прийти к оптимальному соответствию цифрового моделирования и реальности.

Т.к. цифровое моделирование все чаще применяется для разработки процессов формования (формовка листовых металлов, ковка), то знание кривых текучести в зависимости от скорости формования является обязательным. В этой связи материаловед всегда говорит от скоростях деформации. Т.к. они зависят от формы образца, lo, то не подходят для спецификации характеристики машины. Поэтому производители машин указывают скорость поршня.

Взаимосвязь между скоростью деформации и скоростью поршня v выглядит следующим образом:

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

Стандарты для испытаний на быстрый разрыв

  • SEP 1230: Определение механических свойств листовых материалов при высоких скоростях деформации в процессе высокоскоростного испытания
  • DIN EN ISO 26203-2: Металлические материалы – испытание на растяжение при высоких скоростях деформации – ч. 2: Сервогидравлические и другие системы
  • ISO 18872: Пластмассы – определение свойств растяжения при высоких скоростях деформации
  • ISO 6603-2: Пластмасса – определение характеристик ударопрочной жесткой пластмассы – ч. 2: Инструментированное ударное испытание
  • SAE J2749 Nov2008: Испытание полимеров на растяжение с высокой скоростью деформации

Регистрация данных измерений

При испытаниях на быстрый разрыв зачастую на образцы наносятся тензометрические датчики для получения более точного силоизмерения. Для этого на образец в зоне, деформируемой только упруго, с двух сторон спереди и сзади наносятся DMS, соединенные диагонально по схеме полумоста. Измерительный сигнал проявляет значительно меньше колебаний, чем сигнал усилия, исходящий от пьезо-датчика силы.
Дополнительно можно установить DMS на испытательное сечение образца для точного измерения деформации. Для этого DMS подключается по схеме четверти моста. Т.к. длительность испытания очень мала (всего несколько миллисекунд), необходимы очень быстрые усилители измерения и дополнительная плата переходных процессов.

Видео, испытание на быстрый разрыв

0:57

High-speed testing machine

High-speed testing machine for high-speed tensile test at 1000 °C

вверх