При двухосном испытании сила направляется по x и y, что позволяет анализировать анизотропное поведение материалов. Результаты двухосных испытаний могут помочь производителям найти нужный материал в нужном количестве без потери качества своих продуктов.
Анизотропные материалы, такие как армированные волокна, композиты и дерево, имеют разные механические свойства в разных направлениях. Это влияет на их прочность и жесткость в зависимости от направления силы.
Модуль Юнга анизотропного материала изменяется с направлением вдоль образца.
Нагрузки в одноосном и двухосном испытаниях показаны на двух рисунках ниже. При двухосном испытании с 4-х направлений перпендикулярно происходит воздействие на образец; из-за анизотропии материала более слабая область выйдет из строя быстрее, чем другие области, к которым применяется та же сила.
Плоская двухосная геометрия образца для испытаний
Двухосное испытание часто выполняется на плоском образце крестообразной формы, где четыре плеча образца растягиваются с помощью четырех перпендикулярных сил, показанных выше. Это позволяет получить однородное распределение деформации в направлении толщины, дающее в центре образца, которое затем дополнительно исследуется. Образец крестообразной формы может быть приготовлен в нескольких вариантах; изогнутые плечи, прямые плечи или с прорезями, чтобы избежать изгибных сил в интересующей плоскости.
Материал плоского двуосного образца
Типы материалов, испытываемых при двухосном нагружении: мягкие биологические ткани, силиконовые эластомеры, композиты, металлические листы, пленки, ткани с покрытием и текстиль, все из которых подвергаются воздействию ортогональных полей напряжения-деформации. Тестовые образцы часто готовятся, как описано в разделе выше. Чтобы адекватно охарактеризовать механические свойства и поведение материала под напряжением, образцы подвергаются двухосному испытанию под контролем силы или деформации с помощью сконфигурированной плоской двухосной испытательной машины и программного обеспечения.
Машины для двухосных испытаний
Основной причиной проведения двухосных испытаний, в отличие от проведения стандартных испытаний на растяжение, является определение механических свойств образца в разных его точках и анализ распределения напряжений и деформаций. Для этого используется плоская двухосная испытательная система с несколькими приводами, которая также может быть настроена на различные удары и скорости. Каждый привод представляет различные оси плоского двухосного испытания и перемещается в равных или противоположных направлениях, так что центральная точка образца остается неподвижной. Во-первых, двухосный образец устанавливается на машине и плечи зажимаются. Мы рекомендуем сначала закрепить две противоположные стороны, чтобы обеспечить правильное выравнивание.
Двуосные испытательные системы могут быть оснащены различными датчиками нагрузки и устройствами измерения деформации, включая контактные и бесконтактные (видеоэкстензометры) экстензометры, для получения точных данных о силе деформации. Контактные экстензометры устанавливаются на несущей раме, а скользящее крепление приводит экстензометр в контакт с крестообразным образцом. Двухосные экстензометры способны измерять комбинированные деформации двухосных образцов в плоскости, устраняя перекрестные помехи между осями. Контактные экстензометры также можно настроить для использования при высоких температурах.
Видеоэкстензометрия также часто используется в приложениях для двухосного тестирования. Бесконтактные видеоэкстензометры способны измерять такие переменные, как трехмерные перемещения, деформации, скорости деформации, скорости, а также определяемые пользователем переменные крестообразных образцов и образцов со сложной геометрией в сложных условиях нагружения.
Образцы могут быть загружены при статическом или циклическом усталостном растяжении, сжатии, сгибании или сдвиге с использованием программного обеспечения для тестирования для выполнения плоских двухосных испытаний, где каждая ось запрограммирована для независимого или скоординированного движения под действием силы или контроля деформации. Контроллер обеспечивает выход триггера камеры для синхронизации тестовых данных с изображениями микроскопа / камеры сторонних производителей. В конце тестов отчеты о тестах создаются автоматически на основе выбранных анализов.
