Como los materiales responden de manera distinta a las cargas estáticas y a las dinámicas, el estudio de su comportamiento es un tema de interés para los investigadores. Mohammad Reza Khosravani, primero como estudiante de doctorado y ahora como doctor en ingeniería mecánica, ha llevado a cabo recientemente “estudios experimentales sobre el comportamiento dinámico y de fractura de materiales composites” en el Instituto de Mecánica de Sólidos de la Universidad de Siegen. “En los últimos años —explica— hemos utilizado productos de HBM en este tipo de estudios experimentales”. “Más concretamente, hemos investigado la mecánica de fractura de dos materiales composites distintos: tes de conexión en composite tipo sándwich y hormigón ultrarresistente UHPC. Para ello, en nuestro laboratorio utilizamos dos barras de presión de Hopkinson divididas, equipadas con productos de HBM y con una cámara de alta velocidad”. Los resultados se han publicado en varias revistas de prestigio.
La Universidad de Siegen utiliza tecnología de medida de HBM desde hace más de cuatro décadas...
...y todavía le quedan cosas por descubrir.
La medición de magnitudes físicas y eléctricas, como la corriente, la tensión eléctrica, la deformación, la temperatura o la presión, es fundamental para mejorar la calidad de la producción... y el nivel de vida. Por eso, varios institutos de investigación de la Universidad de Siegen, en Alemania, llevan muchos años utilizando tecnología de medición en sus proyectos. El uso de galgas extensométricas y equipos de medida de HBM en esta universidad se remonta a principios de 1975. Posteriormente, se utilizaron sistemas de medición de HBM con 3, 6 y más amplificadores para determinar la deformación y/o el desplazamiento. Algunos de ellos llevan más de cuatro décadas en uso, un dato elocuente por sí solo.
Recientemente, se han utilizado en proyectos de distintos institutos de la Universidad de Siegen varios sistemas de adquisición de datos Genesis HighSpeed de HBM, como los GEN7t y GEN17tA.
Estudio de la mecánica de fractura de materiales composites
El sistema Genesis HighSpeed de la Universidad de Siegen
Las galgas extensométricas desempeñan un papel protagonista
En las pruebas estructurales de las tes de conexión se utilizó un sistema de medición y galgas extensométricas de HBM. Las galgas extensométricas permitieron determinar la deformación en el punto de contacto de la conexión tipo sándwich. En una serie de ensayos de tracción con diferente aplicación de carga, se utilizaron cámaras de vídeo superlentas, con una técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). La cámara se activaba mediante una señal generada por las galgas extensométricas instaladas en los objetos de ensayo. Las imágenes obtenidas por la técnica DIC permitieron al investigador determinar la posición de la fisura y estudiar el proceso de rotura entre las caras.
Puesto que esas imágenes son un elemento importante —y sujeto a controversia—, la señal de activación de las galgas extensométricas era un aspecto crucial, que pudo resolverse satisfactoriamente gracias al empleo de productos de HBM. Según resume el Doctor Ingeniero Mohammad Reza Khosravani:
“Utilizando los datos proporcionados por las galgas extensométricas y los sistemas de adquisición, generamos curvas de tensión-deformación para las tes de conexión tipo sándwich, en condiciones de carga estáticas y dinámicas. Las curvas obtenidas indican la capacidad de carga de estos elementos estructurales”.
“Uno de los sistemas más potentes y sofisticados que existen en el mercado”
“A la hora de estudiar el comportamiento dinámico del hormigón UHPC, utilizamos una barra de presión de Hopkinson dividida y determinamos las propiedades mecánicas del material con altos índices de carga, explica el Dr. Ing. Khosravani. Tanto la barra incidente como la de transmisión, y todos los especímenes objeto de ensayo, se equiparon con galgas extensométricas de HBM. La barra de presión de Hopkinson dividida se conectó a un sistema de adquisición de datos Genesis HighSpeed GEN7t. Este sistema es un equipo de adquisición rápido, que ofrece alta flexibilidad y unas prestaciones sobresalientes. El sistema DAQ utilizado en los ensayos dispone de una RAM para almacenamiento de transitorios con capacidad para 106 muestras por segundo; además permite hacer uso de 4 canales simultáneamente.
“El dispositivo básico GEN7t admite 7 tarjetas de entrada. Nos daba la posibilidad de añadir los canales que quisiéramos, lo cual es una gran ventaja de este sistema. El sistema de adquisición de datos Genesis HighSpeed de HBM se puede considerar uno de los más potentes y sofisticados que existen en el mercado. En los distintos estudios, utilizamos diferentes sistemas Genesis HighSpeed; todos ellos son sistemas DAQ de altas prestaciones, que combinan la grabación de transitorios con la transmisión de datos en streaming”, señala el Dr. Ing. Khosravani. “Los sistemas de adquisición de datos que fabrica HBM se pueden configurar para la duración y el volumen de grabación previstos. Otra ventaja muy notable de los productos de HBM y, en especial, de la serie Genesis HighSpeed, es que pueden ampliarse en función de la aplicación. Nosotros utilizábamos bloques básicos de adquisición de datos adaptados a la funcionalidad que necesitábamos para el sistema. El diseño de los equipos nos daba plena libertad para configurar el número de canales”.
Una cadena de medida con un funcionamiento fluido
Otra ventaja que señala este investigador es que tanto las galgas extensométricas como el sistema de medición son del mismo fabricante y, por ello, funcionan muy bien como un sistema. Aparte de los dispositivos físicos, el equipo de investigación utilizó el software Perception, también de HBM, con capacidad multilenguaje.
“Se trata de un software de medición de alta velocidad, único en su género, que detecta automáticamente todos los sistemas Genesis HighSpeed disponibles. Perception lleva a cabo un procesamiento rápido y fiable; por otro lado, la tecnología StatStream permite que el software visualice hasta 10 gigabytes de datos en 10 segundos. Además, las tareas de control y actualización se pueden llevar a cabo desde cualquier ordenador”.
Acerca de la Universidad de Siegen
La Universidad de Siegen locupa una ubicación central entre los estados federales de Hesse, Renania del Norte-Westfalia y Renania-Palatinado. Sus cuatro facultades tienen un firme compromiso con la investigación pluridisciplinar. Para más información, visite su página web.