اختبار ثنائي المحور
الاختبار الحيوي هو طريقة اختبار ميكانيكية متخصصة تستخدم لتقييم سلوك المواد تحت التحميل المتزامن في اتجاهين عموديين. على عكس الاختبارات أحادية المحور التي تطبق الإجهاد على طول محور واحد ، يحاكي الاختبارات ذات المحوسين الظروف الواقعية حيث تواجه المواد غالبًا قوى متعددة الاتجاهات ، مما يجعله لا يقدر بثمن لتصميم المكونات الهيكلية وفهم آليات التشوه المعقدة.
يتضمن المبدأ الأساسي للاختبار الحيوي إخضاع عينة لضغوط أو سلالات خاضعة للرقابة على طول محورين متعامدين (عادةً x و y). يمكن تحقيق ذلك من خلال تكوينات التحميل المختلفة ، بما في ذلك توتر التوتر ، أو ضغط التوتر ، أو مجموعات ضغط الضغط. يقيس الاختبار كيفية استجابة المواد لهذه الضغوط المشتركة عن طريق تسجيل معلمات مثل علاقات الإجهاد الإجهاد ، وسلوك العائد ، وأنماط الفشل في ظل ظروف التحميل متعددة المحور.
تشمل الأنواع الشائعة من إعدادات الاختبار الحيوي تصميم العينة الصليبية ، حيث يتم تحميل المنطقة المركزية في اتجاهين عموديين باستخدام المحركات الهيدروليكية ، واختبار الانتفاخ ، الذي يطبق الضغط على عينة من الورقة لتحفيز تمدد ثنائي المحور. يوفر كل تكوين مزايا فريدة: تتيح الاختبارات الصليبية التحكم الدقيق في نسب الإجهاد ، في حين أن اختبارات الانتفاخ تحاكي عمليات التكوين التي تمت مواجهتها في التصنيع.
تشمل المعلمات الرئيسية التي تم تحليلها في الاختبارات ثنائية المحور قوة العائد ثنائي المحور ، والتي تحدد مستوى الإجهاد الذي يبدأ تشوه البلاستيك تحت التحميل المشترك ، ومنحنى الحد الأقصى للتكوين (FLC) للمعادن الصفيحة ، والتي تخطط للسلالات القصوى التي يمكن تحقيقها قبل التشويه أو الكسر. يدرس الباحثون أيضًا تأثيرات مسار الإجهاد ، حيث أن المواد غالبًا ما تظهر سلوكيات مختلفة تحت تاريخ التحميل غير المتناسب (نسبة الإجهاد الثابت) مقابل تاريخ التحميل غير المبرمج.
تتضمن أنظمة الاختبار المتقدمة للمحور تحكمًا محوسبًا للحفاظ على نسب الإجهاد أو الإجهاد الدقيق ، إلى جانب تقنيات القياس البصرية مثل ارتباط الصور الرقمية (DIC) لالتقاط أنماط تشوه المجال الكامل. تتيح هذه التقنيات تحليلًا مفصلاً لكيفية توزيع السلالات عبر العينة وكيفية تطور خصائص المواد أثناء التحميل متعدد المحور.
يلعب الاختبار الحيوي دورًا مهمًا في الصناعات مثل السيارات والفضاء والبناء. بالنسبة لمصنعي السيارات ، فإنه يساعد على تطوير مواد مقاومة للانهيار من خلال محاكاة التحميل المعقد الذي يتمتع به أثناء التصادم. في تطبيقات الفضاء ، يضمن النزاهة الهيكلية تحت قوى الديناميكية الهوائية والجاذبية المشتركة. من خلال توفير نظرة ثاقبة على سلوك المواد متعددة المحور ، يساهم الاختبار الحيوي في نهاية المطاف في تصميمات أكثر أمانًا وأكثر كفاءة وتحديدات المواد للتطبيقات الهندسية.