L’università di Siegen usa la tecnologia di misura HBM da più di 40 anni...

...e le scoperte non sono ancora finite.

La misurazione delle grandezze meccaniche e fisiche quali corrente, tensione, deformazione, temperatura e pressione è fondamentale per migliorare gli standard di produzione e di vita. Per questo motivo, nel corso degli anni, molti istituti di ricerca dell’università di Siegen hanno usato la tecnologia di misura nei loro progetti di ricerca. L’università di Siegen ha iniziato a utilizzare le attrezzature di misura prodotte da HBM nel 1975. Negli anni successivi, ha iniziato a utilizzare i sistemi di misura di HBM con tre, sei o più amplificatori per determinare la deformazione e/o la deviazione. Alcuni di questi sistemi di misura sono utilizzati ancora oggi, dopo oltre 40 anni, il che ne testimonia l’utilità.

Recentemente, molti sistemi di acquisizione dati (DAQ) Genesis HighSpeed di HBM, come ad esempio GEN7t e GEN17tA, sono stati utilizzati in progetti di diversi istituti dell’università di Siegen.

 

Analisi delle meccaniche di frattura dei materiali compositi

Dal momento che i materiali rispondono in maniera diversa ai carichi statici e dinamici, l’analisi del comportamento dei materiali è un argomento di grande importanza per i team di ricerca. Mohammad Reza Khosravani, all’epoca un dottorando e ora un dottore di ricerca in ingegneria meccanica, di recente ha studiato il tema delle “analisi sperimentali sul comportamento dinamico e la frattura dei materiali compositi” presso l’Istituto di Meccanica dei Solidi dell’università di Siegen. “Negli ultimi anni, abbiamo usato i prodotti HBM per questa ricerca sperimentale”, spiega. “Nel dettaglio, abbiamo effettuato analisi sulla meccanica di frattura di due diversi materiali compositi, i giunti a T in materiale composito per strutture a sandwich e il calcestruzzo ad altissime prestazioni (UHPC). Per eseguire queste analisi, nel nostro laboratorio abbiamo usato due barre di pressione Hopkinson di tipo split (SHPB) dotate di prodotti HBM e videocamera ad alta velocità.” I risultati sono stati pubblicati in molte riviste specializzate di settore.

 

Il sistema Genesis HighSpeed di HBM utilizzato presso l’università di Siegen

Il ruolo fondamentale degli estensimetri

Il sistema di misura e gli estensimetri HBM sono stati utilizzati nei test sperimentali sui giunti a T per strutture a sandwich. La deformazione sull’interfaccia del giunto della struttura a sandwich è stata determinata tramite gli estensimetri. In una serie di prove di trazione con carichi diversi, sono state utilizzate videocamere ad alta velocità per la tecnica di correlazione digitale di immagini (DIC) attivate da un segnale generato dagli estensimetri montati sui campioni. Le immagini ottenute con la tecnica DIC hanno permesso al ricercatore di determinare la posizione della frattura e di studiare il processo della rottura dei legami interfacciali.

Poiché queste immagini sono molto importanti per l’analisi di dati controversi, il segnale di attivazione proveniente dall’estensimetro deve essere estremamente affidabile. Il problema dell’affidabilità del segnale è stato brillantemente risolto con l’impiego di estensimetri HBM. Come spiega l’ingegner Mohammad Reza Khosravani:

“Con i dati forniti dagli estensimetri e dal sistema DAQ sono state create le curve di sollecitazione-deformazione dei giunti a T delle strutture a sandwich sotto l’effetto di carichi statici e dinamici. Le curve così ottenute indicano la capacità di sopportare il carico di questi elementi strutturali.”

 

“Uno dei sistemi più potenti e sofisticati disponibili sul mercato mondiale”

“Per l’analisi del comportamento dinamico del materiale UHPC, abbiamo usato una barra di pressione Hopkinson di tipo split (SHPB) e abbiamo determinato le proprietà meccaniche del materiale UHPC sottoposto a valori di carico molto alti” spiega l’ingegner Khosravani. Le barre incidenti e trasmittenti e i campioni di prova sono stati dotati di estensimetri HBM. La SHPB è stata collegata a un sistema di acquisizione dati Genesis HighSpeed GEN7t. Questo sistema è un registratore di dati veloce che offre flessibilità elevata e prestazioni eccellenti. Il sistema DAQ utilizzato nei test comprende una RAM transitoria con un numero massimo di 106 campioni al secondo e permette di usare 4 canali contemporaneamente.

“Il mainframe GEN7t dispone di 7 schede di input e permette di aggiungere tutti i canali desiderati, il che rappresenta un enorme vantaggio. Il sistema di acquisizione dati Genesis HighSpeed di HBM può essere considerato uno dei più potenti e sofisticati sistemi disponibili sul mercato mondiale. Per ricerche diverse, abbiamo usato sistemi DAQ high-end che combinano registrazione di transitori e streaming di dati” spiega l’ingegner Khosravani. “I sistemi DAQ prodotti da HBM possono essere configurati per la durata e il volume di registrazione desiderati. Uno dei vantaggi principali dei prodotti HBM, in particolare della serie Genesis HighSpeed, è il fatto che possono essere ampliati a seconda delle necessità dell’utente. Nel nostro caso, abbiamo usato i blocchi di acquisizione dati di base e abbiamo definito le capacità necessarie per il nostro sistema. Il design dell’hardware, inoltre, ci ha permesso di configurare il numero di canali.”

 

Una catena di misura dal funzionamento lineare

Un altro dei vantaggi citati dal ricercatore è il fatto che gli estensimetri e il sistema di misura sono costruiti dallo stesso produttore e quindi funzionano molto bene insieme. Oltre all’hardware, il team di ricerca ha utilizzato il software Perception di HBM, che è un software multi-lingue.

“Si tratta di un software di misura univoco ad alta velocità che rileva automaticamente tutti i sistemi Genesis HighSpeed disponibili. Con Perception, l’elaborazione dei dati diventa rapida e affidabile; la tecnologia StatStream permette al software di visualizzare fino a 10 gigabyte di dati in 10 secondi. Inoltre, le operazioni di controllo e aggiornamento possono essere eseguite da qualsiasi computer.”

L’università di Siegen

L’Università di Siegen si trova in posizione centrale nella zona di confine tra i tre Stati Federali di Hesse, Nord-Reno Vestfalia e Palatinato Renano e si occupa di ricerca interdisciplinare in quattro diverse facoltà. Per ulteriori informazioni, si rimanda al sito web.

 

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