Funzionamento della barra frazionata di Hopkinson

La prova con barra frazionata di Hopkinson (split Hopkinson bar) è un metodo di prova dei materiali verificato e collaudato. A differenza delle macchine di prova quasi statiche, la barra frazionata Hopkinson consente di determinare le proprietà dei materiali in condizioni dinamiche. Il metodo che utilizza la barra frazionata Hopkinson gode dicrescente popolarità in molte applicazioni grazie alla sempre più potente tecnologia di misura e prova.

La barra frazionata di Hopkinson (split Hopkinson bar) viene usata per determinare dinamicamente le costanti dei materiali, ad esempio il modulo Elastico o la sollecitazione meccanica. Il modulo elastico è una costante del materiale che fornisce la misura di quanto si deforma un componente quando ad esso viene applicata una forza.

L'ingegnere elettrico inglese Bertram Hopkinson propose per primo tali misurazioni nel 1914. La configurazione utilizzata oggigiorno si basa su una modifica sviluppata da Herbert Kolsky a Londra nel 1949. Essa è talvolta denominata anche barra frazionata Hopkinson Kolsky.

Il campione di materiale è posizionato fra due barre nella barra frazionata di Hopkinson: la barra incidente e la barra trasmittente. Il cosiddetto percussore - per esempio un proiettile accelerato dall'aria compressa - percuote la barra incidente provocando un impulso d'urto.

Questo impulso d'urto corre lungo la prima barra. Una parte dell'impulso viene riflesso dall'estremità della barra, l'altra parte attraversa il campione di materiale e la barra trasmittente.

Gli estensimetri (ER) installati sulle superfici della barra incidente e della barra trasmittente misurano le deformazioni provocate dall'impulso d'urto. Gli estensimetri consentono di determinare le ampiezze dell'impulso d'urto applicato alla barra incidente, dell'impulso riflesso e dell'impulso trasmesso.

Requisiti della prova e della tecnologia di misura

Quali requisiti deve soddisfare la tecnologia di misura e prova utilizzata con la barra frazionata di Hoplinson?

Per la riuscita delle prove con la barra frazionata di Hopkinson è necessario installare degli estensimetri sulle superfici sia della barra incidente che di quella trasmittente, oltre ad usare un potente sistema di acquisizione dati. Ciò è confermato dagli ultimi risultati della ricerca: „In generale, la minima risposta in frequenza di tutti i componenti del sistema di acquisizione dati dovrebbe essere di 100 kHz. (Cheng / Song, Split Hopkinson Bar, pag. 9)”.

La serie Genesis HighSpeed offerta dalla HBM Test and Measurement è il sistema di acquisizione dati perfetto da impiegare con le barre frazionate di Hopkinson. Inoltre, per l'installazione sulle barre, la HBM fornisce gli estensimetri sviluppati e prodotti 'in-casa'.

Differenza da una macchina prova materiali statica

Qual'è la differenza fra l'impiego della barra frazionata di Hopkinson e quello di una macchina prova materiali statica?

Il modulo Elastico viene usualmente determinato dalla curva sollecitazione / deformazione rilevata con una macchina di prova in condizioni quasi statiche - cioè con ratei di deformazione (molto) piccoli. Tuttavia, con carichi dinamici la risposta del materiale può essere sostanzialmente diversa. Nel caso che una struttura sia soggetta anche a carichi dinamici, il progettista deve conoscere anche le proprietà dinamiche del materiale.

Normalmente una semplice macchina di prova materiali non è in grado di applicare gli alti ratei di deformazione richiesti.

Video della Barra Frazionata di Hopkinson

Guardate il video: Misurazioni con la Barra Frazionata di Hopkinson

An Introduction to Split-Hopkinson Bar Testing and Dynamic Strain Measurements

 

Dove trovare maggiori informazioni?

La spiegazione completa del funzionamento e dell'impiego della barra frazionate di Hopkinson si trova nel libro di riferimento di Weinong Chen, Bo Song: Split Hopkinson (Kolsky) Bar- Design, Testing and Applications.

Leggete gli estratti del libro nei Google books.

In diversi istituti di ricerca in tutto il mondo si utilizza la barra frazionata di Hopkinson, ad esempio al Bundesanstalt für Materialprüfung di Berlino, Germania. Esso offre la determinazione delle proprietà dei materiali come servizio.


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