A Universidade de Siegen tem usado a tecnologia de medição da HBM há mais de quatro décadas...

Investigando a mecânica da fratura de materiais compostos

Como os materiais respondem de maneira diferente às cargas estáticas e dinâmicas, a investigação do comportamento material é um tópico de interesse para as equipes de pesquisa. Mohammad Reza Khosravani , estudante de doutorado na época e agora PhD em Engenharia Mecânica, recentemente explorou “investigações experimentais sobre o comportamento dinâmico e fratura de materiais compósitos” no Instituto de Mecânica dos Sólidos da Universidade de Siegen. “Nos últimos anos, usamos produtos da HBM para realizar a pesquisa experimental acima mencionada”, explica ele. “Em detalhe, realizamos investigações sobre a mecânica de fratura de dois materiais compósitos diferentes - juntas em T compostas em sanduíche e concreto de desempenho ultra-alto (UHPC). Neste sentido, usamos duas barras de pressão Hopkinson divididas (SHPB) em nosso laboratório, que foram equipadas com produtos HBM e uma câmera de alta velocidade.” Os resultados foram publicados em vários periódicos revisados por pares.

Strain gauges desempenham um papel importante

Sistemas de medição e strain gauges da HBM foram utilizados nos testes experimentais nas juntas em sanduíche T. Com a ajuda dos extensômetros, determinou-se a tensão na interface da junta sanduíche. Em uma série de testes de tração sob diferentes taxas de carregamento, câmeras de vídeo de velocidade ultra alta foram usadas para a técnica de correlação de imagem digital (DIC). A câmera foi acionada por um sinal gerado pelos strain gauges montados nos espécimes. As imagens com a técnica DIC permitiram ao pesquisador determinar a posição da trinca e estudar o processo da falha interfacial. Como estas imagens são um elemento importante de dados controversos, o sinal de disparo dos strain gauges foi um problema crucial que poderia ser resolvido com sucesso usando strain gauges da HBM. Como o Dr.- Ing. Mohammad Reza Khosravani resume

“Com os dados fornecidos pelos strain gauges e pelo sistema DAQ, foram criadas curvas de tensão-deformação das juntas T sanduíche sob cargas estáticas e dinâmicas. As curvas obtidas indicam as capacidades de carga destes elementos estruturais.”

“Um dos sistemas mais poderosos e sofisticados disponíveis no mercado global”

“Ao investigar o comportamento dinâmico do material UHPC, usamos uma barra de pressão Hopkinson dividida (SHPB) e determinamos as propriedades mecânicas do material UHPC sob altas taxas de carga”, explica Dr.-Ing. Khosravani. Ambas as barras de incidentes e de transmissão, bem como as amostras testadas, foram equipadas com strain gauges HBM. O SHPB foi conectado a um sistema de aquisição de dados Genesis HighSpeed GEN7t. Este sistema é um gravador de dados rápido que oferece alta flexibilidade e um excelente desempenho. O sistema DAQ empregado nos testes inclui uma RAM transitória de até 10⁶ amostras por segundo e permite o uso de 4 canais ao mesmo tempo.

“O mainframe GEN7t possui 7 cartões de entrada e podemos adicionar os canais desejados, o que é um benefício deste sistema. O sistema de aquisição de dados Genesis HighSpeed da HBM pode ser considerado como um dos sistemas mais poderosos e sofisticados disponíveis no mercado global. Para várias pesquisas, usamos diferentes sistemas Genesis HighSpeed que são sistemas DAQ de ponta combinando gravação temporária e transmissão de dados”, diz o Dr. Ing. Khosravani. “Os sistemas de aquisição de dados produzidos pela HBM podem ser configurados para a duração e tamanho de gravação pretendidos. Como uma vantagem dos produtos da HBM, e particularmente da série Genesis HighSpeed, vale a pena mencionar que estes sistemas podem ser estendidos para os propósitos desejados. A este respeito, usamos os blocos básicos de aquisição de dados e determinamos os recursos que precisávamos no sistema. O design do hardware nos permitiu configurar o número de canais.”

Uma cadeia de medição com funcionamento bem ajustado

Outra vantagem mencionada pelo pesquisador é que os strain gauges e o sistema de medição são fabricados pelo mesmo fornecedor e, assim, funcionam extremamente bem juntos. Além do hardware, a equipe de pesquisa usou o Software Perception, que é um software em vários idiomas.

“Este é um software exclusivo de medição de alta velocidade que detecta automaticamente todos os sistemas Genesis HighSpeed disponíveis. Com o Perception, o processamento rápido e confiável é possível e a tecnologia StatStream permite que o software visualize até 10 gigabytes de dados em 10 segundos. Além disso, o controle e as atualizações podem ser realizados em qualquer computador”.