Statički vlačni pokus je postupak kojim se ispituju mehanička svojstava materijala koja opisuju mehaničku otpornost i deformabilnost materijala. Ispitivanje materijala provodi se na uređajima za opterećivanje (kidalicama), na izuzetom uzorku materijala (epruveti) čije su dimenzije obično propisane normom. Epruvete su najčešće cilindričnog ili karakterističnog plosnatog “dog bone” oblika.
Mjerenje kontaktnim ekstenzometrom
Kontaktnim ekstenzometrima mjeri se promjena razmaka između dvije točke na epruveti, pri čemu mora postojati izravan dodir ekstenzometra i površine epruvete, bez prisustva trenja. Na mjestu kontakta epruvete i nožica (najčešće oštrih) dolazi do zareznih djelovanja, što je naročito nepoželjno kod mehaničkih ispitivanja polimernih epruveta.
Zbog mjerenja razmaka između samo dvije točke, tako izmjerene deformacije imaju globalni karakter. U fazi pojavljivanja vrata na epruveti (koji se po normama mora pojaviti u zoni između nožica ekstenzometra) uzdužni kontaktni ekstenzometri ne daju realnu sliku stanja. Zbog svoje krhke konstrukcije, neke izvedbe ekstenzometara potrebno je demontirati prije nego što dođe do loma epruvete, da ih ne oštete udarne sile nastale kod loma. Da bi se osigurala točnost mjerenja, važno ih je montirati tako da im je smjer rastezanja strogo paralelan s uzdužnom osi epruvete. Radno područje pomaka današnjih kidalica je veliko u odnosu na pomake koje mogu mjeriti pojedini ekstenzometri (npr 500mm naspram mjernog područja ekstenzometra od +-5mm) pa je za različite dužine epruveta potrebno imati i skup prikladnih clip-on ekstenzometara ili jedan automatski putujući ekstenzometar. Za potrebe mjerenja u termo komorama, ektenzometri se moraju zagrijavati/hladiti zajedno s epruvetom. U slučaju dinamičkih ispitivanja inercijske sile dodatno utječu na rezultate mjerenja.
Beskontaktno mjerenje – 3D optički ekstenzometar
Nedostatke ukratko opisane prethodnim poglavljem jednostavno je eliminirati ako se mjerenje površinskih deformacija provodi beskontaktno – optičkim putem. Sustav ARAMIS koristi dvije kamere za mjerenje deformacija epruvete, na čiju površinu se prethodno nanese šareni raster. Raster je potrebno tako odabrati da njegova deformacija odgovara deformaciji površine, a najčešće se nanosi u obliku tankog sloja spreja. Objektno orijentirani slikovni operator preko deformacije rastera mjeri pomak i deformaciju iste zone u svakoj od kamera i na temelju usporedbe različitih stanja opterećenja donosi informaciju o trenutnom obliku površine, pomaku svake točke na površini te raspodjeli površinskih deformacija.
Standardno se koristi za određivanje krivulje tečenja (inženjerske i realne True stress / true strain krivulje plastičnog tečenja materijala), mjerenje uzdužnih i poprečnih deformacija ali i ispitivanje gotovih komponenti.
Svaki sustav ARAMIS opremljen je digitalizatorom analognog signala (+-10V) koji omogućuje istovremeno praćenje do 8 ulaznih kanala (npr. iznosa ostvarene sile) te analognim izlazom za kontrolu rada kidalice (npr. za kontrolu brzine deformacije).
Primjer optičkog mjerenja deformacije materijala
Optička mjerenja kao rezultat daju veliki broj gusto raspoređenih podataka (kao što su 3d koordinate, pomaci i deformacije na površini), stoga je analizu mjerenja deformacija prikladno pokazati u obliku video zapisa.
Gornji video pokazuje rezultate mjerenja statičkog vlačnog pokusa na primjeru plosnate epruvete, a generiran je izravno u dokumentacijskom modulu programskog paketa ARAMIS. Automatsko generirani video izvještaj u ovom primjeru sastoji se od: dva dijagrama, prostornog prikaza izmjerenih točaka na površini s prikazom deformacija te “overlay” deformacija na sliku iz jedne od kamera (radi lakše vizualizacije kritičnih zona). Boja pokazuju iznose deformacije prema mjernoj skali (desno). Gornji lijevi dijagram prikazuje promjenu sile (digitliziranu preko AD konvertera) u ovisnosti o trenutnom koraku (stage) snimanja. U ovom slučaju prirast stageova odgovara prirastu vremena. Desni graf mijenja se u vremenu i pokazuje raspodjelu uzdužnih deformacija za centralni presjek za zadanu silu. Do trenutka stvaranja lokalne kontrakcije (vrata) uzduž epruvete raspodjela uzdužnih deformacija je gotovo konstantna, što odgovara teoretskim pretpostavkama o jednoosnom stanju opterećenja uzorka. Onog trena kada sila pređe maksimum i dođe do stvaranja vrata na epruveti – deformacije lokalno naglo rastu što je vidljivo u desnom dijagramu (u videu se pojavljuje oko 7. sekunde). Osim iznosa deformacije u zoni vrata, zbog korištenja stereo kamera sustav ARAMIS istovremeno mjeri i dimenzije samog vrata epruvete, što omogućuje računanje stvarnih vrijednosti naprezanja.
High-speed mjerenje
.
