Barra Di Hopkinson

Descrizione

Il dispositivo installato è una versione a trazione e compressione diretta della cosiddetta “barra di Hopkinson”. Essa è lunga complessivamente 15 metri ed è costituita da un martinetto elettromeccanico di precarico da 100 kN, una barra pretensionata lunga 3.0 m, una barra di input lunga 7.5m, ed una barra di output lunga 4.0 m; al termine della barra di output è posto un blocco terminale per arrestare la corsa delle barre per motivi di sicurezza. La movimentazione e l’acquisizione è gestita da un PC e da una scheda National Instruments ad acquisizione simultanea su 4 canali a 16 bit (serie M). Sfruttando la propagazione di onde elastiche nelle barre, il dispositivo consente di effettuare prove di compressione e trazione su provini aventi dimensioni (Dxh) da 5x5 a 20x20 mm ad uno strain rate variabile tipicamente da 102 a 104 s-1 . La generazione dell’onda di carico è prodotta dalla rottura di un elemento sacrificale, e può avvenire direttamente in forma di trazione o di compressione. Sfruttando gli stessi supporti e lo stesso martinetto, sono utilizzabili 4 varianti diverse di barra di Hopkinson: a seconda del materiale che si vuole testare si possono usare barre in acciaio (17-4 PH), in titanio (Ti-6Al4V), in alluminio (7075T6) ed in plastica (PET). In questo modo sono state condotte campagne di prove da acciaio alto resistenziali a polimeri ed elastomeri, a schiume e materiali naturali a bassa densità. Il laboratorio dispone di una telecamera ad alto frame rate (Photron SA4), capace di acquisire fino a 100'000 immagini al secondo; essa viene utilizzata per osservare l’evoluzione della rottura o della deformazione nel campione durante la prova; è possibile impiegare a tale scopo anche la tecnica DIC.

Attività di ricerca

La barra di Hopkinson consente di eseguire analisi e ricerche inerenti il comportamento dinamico dei materiali e la loro sensibilità allo strain rate. Effetti tipicamente riscontrati, ma che vanno studiati caso per caso, possono essere un aumento di resistenza al crescere dello strain rate e riduzione della deformazione a rottura. Per i polimeri si osserva spesso una transizione duttile/fragile al crescere della velocità.
Un ruolo molto importante è rivestito dalle attività di post-processing dei risultati, che mirano alla ricostruzione della curva tensione-deformazione dei materiali testati e all’identificazione, attraverso metodi inversi, dei parametri costitutivi secondo leggi che tengono conto dello strain-rate, dell’incrudimento, della temperatura.

Attrezzature
  • Set di barre in 17-4PH, Ti6Al4V, AA7075T6, PET: Pretensionata 3 m, Input bar 7.5m, Output bar 4 m
  • Martinetto a vite trapezia Servomech 100kN
  • Travi HEA e supporti cilindrici in resina acetalica
  • PC di controllo on scheda National Instruments Mseries NI6120
  • Telecamera ad alta velocità Photron SA4
  • Sistema Vortec di riscaldamento/raffreddamento in loco del provino tramite

Responsabile
Personale
   

Telefono:
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Stanza:
PITT_057 A