Приложение Д (рекомендуемое). Рекомендации по использованию машин с программным управлением для испытаний на растяжение

Приложение Д
(рекомендуемое)

Рекомендации
по использованию машин с программным управлением для испытаний на растяжение

Д.1 Общие положения

В настоящем приложении содержатся рекомендации по определению характеристик механических свойств при статическом растяжении с помощью машин с программным управлением. В частности, в нем содержатся рекомендации, которые следует учитывать при разработке программного обеспечения и рабочих методик испытаний.

Эти рекомендации касаются требований к конструкции машины, программному обеспечению и его проверке, а также правил обработки информации для основных характеристик при испытании на растяжение.

Д.2 Машина для испытания на растяжение

Д.2.1 Требования к конструкции

Устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы обеспечивать выходные данные, дающие аналоговые сигналы, не обработанные программным обеспечением. Если такие выходные данные не предусмотрены, изготовитель машины должен предоставить необработанные цифровые данные с информацией о том, как эти необработанные цифровые данные были получены и обработаны программным обеспечением. Они должны быть указаны в основных единицах измерения СИ, относящихся к усилию, удлинению, перемещению траверсы, времени и размерам испытуемого образца.

Д.2.2 Частота дискретизации

Полоса пропускания каждого из измерительных каналов и частота дискретизации должны быть достаточно высокими для регистрации изменений характеристик механических свойств материала, подлежащих измерению. Например, для измерения  _тв может быть использована формула Д.1 для определения минимальной частоты дискретизации, f _min, с ^-1

,

(Д.1)

где - скорость деформации, с ^-1;

E - модуль упругости, Н/мм ²;

 _тв - верхний физический предел текучести, Н/мм ²;

q - относительная погрешность измерения усилия испытательной машины, %.

Использование  _тв в формуле Д.1 обусловлено тем фактом, что эта величина соответствует переходной характеристике во время испытания. Если у испытуемого материала отсутствует состояние текучести, следует использовать условный предел текучести  _0,2, а требуемую минимальную частоту дискретизации можно уменьшить вдвое.

Если используется метод Б (нормирование скорости нагружения) минимальную частоту дискретизации рассчитывают по формуле

,

(Д.2)

где - скорость нагружения, Н/(мм ²·с).

Д.3 Определение механических свойств

Д.3.1 Общие положения

Программное обеспечение машины должно учитывать следующие требования.

Д.3.2 Верхний физический предел текучести

Верхний физический предел текучести  _тв следует рассматривать как напряжение, соответствующее наибольшему значению усилия до уменьшения усилия не менее чем на 0,5 %, за которым следует область, в которой усилие не должно превышать предыдущий максимум в диапазоне деформаций не менее 0,05 %.

Д.3.3 Условный предел текучести с допуском на величину пластической деформации при нагружении  _0,2 и условный предел текучести с допуском на величину полной деформации  _п:  _0,2 и  _п могут быть определены путем интерполяции между соседними точками на кривой.

Д.3.4 Полная деформация при максимальном усилии

Полную деформацию при максимальном усилии  _gt следует рассматривать как отношение полной деформации к базе экстензометра при максимальном усилии.

Для некоторых материалов необходимо сгладить диаграмму "напряжение - деформация", и в этом случае рекомендуется использовать полиномиальную регрессию. Диапазон сглаживания может повлиять на результат. Сглаженная диаграмма должна быть разумным отображением соответствующей части исходной диаграммы "напряжение - деформация".

Д.3.5 Пластическая деформация при максимальном усилии

Пластическую деформацию при максимальном усилии  _g следует рассматривать как отношение пластического удлинения к базе экстензометра при максимальном усилии.

Для некоторых материалов необходимо сгладить диаграмму "напряжение - деформация", и в этом случае рекомендуется использовать полиномиальную регрессию. Диапазон сглаживания может повлиять на результат. Сглаженная диаграмма должна быть разумным отображением соответствующей части исходной диаграммы "напряжения - деформация".

Д.3.6 Относительное удлинение при разрыве

Д.3.6.1 Схематическое представление определения  _t приведено на рисунке Д.1. При этом критериями разрыва являются: |P _n+1,n| > 5|P _n,n-1| и/или P _n+1 < 0,02Р _mах.

Р - растягивающее усилие; Р _mах - наибольшее усилие, предшествующее разрушению образца; Р _n+1 - измеренное усилие в момент времени (n+1); P _n,n-1 - разность усилий, измеренных в моменты времени (n - 1) и n; P _n+1,n - разность усилий, измеренных в моменты времени n и (n + 1); t - время; 1 - разрыв; - результат измерения

Рисунок Д.1 - Схематическое изображение для определения разрыва образца

Разрывом считается момент, когда усилие между двумя последовательными измерениями уменьшается:

а) более чем в пять раз по отношению к разнице между значениями двух предыдущих измерений со снижением до величины менее чем 2 % от максимального усилия,

б) до величины менее 2 % от максимального усилия (для мягких материалов).

Увеличенная частота дискретизации и/или фильтрация сигнала усилия могут влиять наточку разрыва, определяемую указанным способом.

Другим способом определения разрыва образца является мониторинг электрического напряжения или тока, пропускаемого через образец для испытаний. При этом значения, измеренные непосредственно перед отключением тока, принимают за значения при разрыве.

Д.3.6.2 Если экстензометр измеряет удлинение образца до разрыва, рекомендуется оценить значение в точке 1 (см. рисунок Д.1).

Д.3.6.3 Если экстензометр удален или если измерение удлинения прерывается до разрыва, но после максимального усилия, Р _mах, то разрешается использовать смещение активного захвата для определения дополнительного удлинения между удалением экстензометра и разрывом.

Используемый метод должен быть верифицирован.

Д.3.7 Измерение углового коэффициента диаграммы деформирования в диапазоне упругости для определения  _0,2

Для обеспечения достоверных результатов при использовании образцов с неизвестными характеристиками используемый метод не должен основываться на каком-либо заранее определенном пределе напряжения, если только это не определено в стандарте на продукцию или по соглашению сторон, участвующих в испытании.

Методы, основанные на расчете характеристик скользящего интервала, являются наиболее удобными. При этом принимают следующие параметры:

а) длина скользящего интервала (количество используемых точек);

б) выбранная в качестве эталонной формула для определения углового коэффициента диаграммы деформирования.

Примечание - Если прямой участок диаграммы растяжения четко не определен, рекомендуется использовать метод 7.4.2.2.

Угловой коэффициент диаграммы деформирования в диапазоне упругости соответствует среднему угловому коэффициенту в диапазоне, в котором выполняются следующие условия:

- угловой коэффициент скользящего интервала постоянен;

- выбранный диапазон является характерным.

Рекомендуется, чтобы соответствующие пределы для диапазона можно было выбирать пользователем, для устранения нехарактерных значений углового коэффициента диаграммы деформирования в диапазоне упругости.

Рекомендуемый в [1] метод определения углового коэффициента упругой части диаграммы для оценки  _0,2 приведен ниже:

- линейная регрессия линейного диапазона;

- нижний предел:  10 % от  _0,2;

- верхний предел:  40 % от  _0,2;

- для более точного определения  _0,2 полученный угловой коэффициент упругой части диаграммы следует проверить и при необходимости пересчитать с другими пределами.

Д.4 Проверка программного обеспечения для определения характеристик механических свойств при растяжении

Эффективность методов, используемых машинами с программным управлением для определения различных характеристик механических свойств материалов, может быть проверена путем сравнения с результатами, полученными традиционным способом путем исследования/расчета на основе графиков аналоговых или цифровых данных. Данные, полученные непосредственно от датчиков или усилителей испытательной машины, собирают и обрабатывают с использованием оборудования с полосой пропускания, частотой дискретизации и неопределенностью, по меньшей мере равной тем, которые используются испытательной машиной с программным управлением для получения результатов.

Точности автоматизированной обработки можно доверять, если различия в средних арифметических значениях между значениями, определенными испытательной машиной с программным управлением, и значениями, определенными вручную на одном и том же образце, является незначительными. В целях оценки приемлемости таких различий следует протестировать пять аналогичных образцов, и расхождение средних значений для соответствующих свойств должны находиться в пределах, указанных в таблице Д.1.

Примечания

1 Данная процедура подтверждает только то, что машина определяет характеристики механических свойств материала для испытуемого образца конкретной формы, испытуемого материала и используемых условий испытания. При этом нет гарантии, что определяемые свойства испытуемого материала являются правильными или соответствующими назначению.

2 Для контроля правильности результатов испытаний необходимо использовать стандартные образцы с установленной прослеживаемостью или сличение с первичной референтной методикой.

Если используются другие методы проверки программного обеспечения, например ввод определенного набора данных для известного материала с гарантированным уровнем свойств (например, стандартного образца утвержденного типа), они должны соответствовать требованиям, упомянутым выше, и требованиям, приведенным в таблице Д.1.

Таблица Д.1 - Максимально допустимые различия между результатами, полученными машиной с программным управлением, и результатами, полученными вручную

Характеристики механических свойств	Разница между результатом ручного определения и автоматизированной обработки D a)		Стандартное отклонение s б)
	Относительная величина в)	Абсолютная величина в)	Относительная величина в)	Абсолютная величина в)
0,2	0,5 %	2 Н/мм 2	0,35 %	2 Н/мм 2
тв	1 %	4 Н/мм 2	0,35 %	2 Н/мм 2
тн	0,5 %	2 Н/мм 2	0,35 %	2 Н/мм 2
в	0,5 %	2 Н/мм 2	0,35 %	2 Н/мм 2
5,  10	-	2 %	-	2 %
а); б), где D i - это разница между результатом ручного определения H i и результатом автоматизированной обработки R i для i-го образца (D i = H i - R i); n - число идентичных образцов из одного комплекта ( 5) по аналогии с [1]. в) Следует принимать во внимание максимальное из относительных и абсолютных значений.