PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA MEDIR LA DEFORMACION EN UN ENSAYO DE TRACCION.
La presente invención se refiere a un procedimiento para medir la deformación en un ensayo de tracción,
así como al dispositivo mediante el que se desarrolla dicho procedimiento.
El método consiste en la medición de la deformación a partir del desplazamiento de dos puntos por medio de sensores láser colocados paralelamente al eje de la probeta. Estos van montados sobre un soporte articulado que se amarra a la máquina de ensayo. El dispositivo se completa con dos topes que colocados sobre la probeta sirven de diana para los sensores.
El dispositivo permite: realizar medidas sin contacto con la probeta, para prevenir posibles daños en la rotura de la misma; calcular automático de la base de medida del extensómetro, sin medidas iniciales; medir de forma directa, sin calibración previa y tiene la posibilidad de medir con mucha precisión en recorridos cortos o grandes elongaciones con menor precisión
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900178.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE CANTABRIA.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: CANTABRIA.
Inventor/es: POLANCO MADRAZO,JUAN ANTONIO, CARRASCAL VAQUERO,ISIDRO ALFONSO.
Fecha de Solicitud: 16 de Enero de 2009.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 28 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01B11/16 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS. › G01B 11/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios ópticos (instrumentos de los tipos cubiertos por el grupo G01B 9/00 en sí G01B 9/00). › para la medida de la deformación de un sólido, p. ej. galga extensiométrica óptica.
- G01N3/08 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 3/00 Investigación de las propiedades mecánicas de los materiales sólidos por aplicación de una incitación mecánica. › por aplicación de esfuerzos permanentes de tracción o de compresión (G01N 3/28 tiene prioridad).
Clasificación PCT:
Fragmento de la descripción:
Procedimiento y aparato para medir la deformación en un ensayo de tracción.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para medir la deformación En un ensayo de tracción. La invención tiene también por objeto el aparato o extensómetro mediante el que se lleva a cabo dicho procedimiento.
Antecedentes de la invención
Para la medición de la deformación de una probeta sometida a tracción suelen utilizarse actualmente extensómetros que pueden agruparse en cuatro tipos
1. Extensometría de contacto de carácter resistivo. Su funcionamiento se basa en el empleo de bandas extensométricas. Los principales inconvenientes son los que se relacionan a continuación:
2. Extensometría de contacto de carácter inductivo. Su funcionamiento se basa en el empleo de comparadores LVDT. Los principales inconvenientes son los que se relacionan a continuación:
3. Vídeo-extensómetro: extensometría en base a imágenes con una o varias cámaras fijas o móviles. Los principales inconvenientes son los que se relacionan a continuación:
4. Extensómetro láser: extensometría basada en el empleo de láseres de reflexión. Los principales inconvenientes son los que se relacionan a continuación:
Descripción de la invención
El procedimiento y aparato de la invención permiten determinar la deformación en ensayos de tracción uniaxial en los que la medida de la deformación se realiza sin contacto con la probeta de modo que pueden prevenirse posibles daños sobre el equipo en la rotura de la misma.
El procedimiento y aparato de la invención permiten además llevar a cabo la medida de la deformación de la probeta de forma directa, sin calibración previa.
Otra ventaja del procedimiento y aparato de la invención es que permiten llevar a cabo el cálculo automático de la base de medida del aparato sin realizar medidas iniciales.
Una ventaja más del procedimiento y aparato de la invención es la posibilidad de medir con mucha precisión en recorridos cortos o grandes elongaciones con menor precisión.
El procedimiento de la invención, se basa en conocer la separación existente entre dos puntos de la probeta, L(t), en todo momento, mientras se aplican esfuerzos crecientes.
La distancia inicial entre esos dos puntos, antes de comenzar el ensayo, se denomina base de medida del extensómetro, Lo.
A partir de estos parámetros se puede determinar la deformación, de la probeta ensayada en cada instante, a partir de la expresión:
Siendo ?L el incremento de longitud sufrido por la base de medida del extensómetro en cada instante.
Para la medida de la separación de los puntos mencionados se utilizan dos sensores láser de reflexión directa de funcionamiento por triangulación.
Los rangos de medida de los sensores seleccionados dependerán de la magnitud a medir, si se pretende medir con mucha precisión, se recurrirá a rangos pequeños, mientras que si no se requiere mucha precisión se pueden emplear extensómetros de mayor rango que permitirán la medida de elongaciones mayores.
En caso de necesitar las dos propiedades, es decir, precisión para pequeñas elongaciones y rangos de medida grandes con poca precisión, podrían montarse en paralelo sensores láseres con diferentes propiedades de forma que se cubrieran ambas necesidades.
De acuerdo con el procedimiento de la invención se seleccionan aleatoriamente a lo largo la probeta dos puntos P1 y P2, separados una distancia Lo. A continuación se calcula mediante un primer y un segundo sensores láser la distancia Lo mediante la expresión Lo=Lc+L'1+L'2, en la que Lc es la distancia entre el primero y segundos sensores, L'1 es la distancia inicial, antes de deformarse la probeta, del primer sensor al punto P1 y L'2 la distancia inicial del segundo sensor al punto P2. A continuación se provoca la deformación de la probeta mediante un esfuerzo de tracción creciente y se mide durante la deformación citada, mediante los mismos sensores láser antes comentados, los desplazamientos ?L1 y ?L2 de los puntos P1 y P2 de la probeta. Por último se calcula la deformación producida mediante la expresión
En la que ?L es la diferencia entre los desplazamientos de los puntos P1 y P2 de la probeta en cada instante.
En cuanto al aparato o extensómetro para medir la deformación de la probeta, está constituido de acuerdo con la invención por un brazo articulado que se fija a la máquina de ensayo y es portador de al menos dos sensores láser, y por dos dianas fijables en la probeta, en otros tantos puntos de referencia de la misma, para la medición de su deformación.
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para medir la deformación en un ensayo de tracción, caracterizada por que comprende las siguientes etapas:
a) señalizar dos puntos P1 y P2 en la probeta, separados a los largo de la misma una distancia L0;
b) calcular mediante un primer y un segundo sensores láser la distancia L0, mediante la expresión
en la que Lc es la distancia entre el primero y segundo sensores, L'1 es la distancia absoluta inicial del primer sensor al punto P1 y L'2 la distancia absoluta inicial del segundo sensor al punto P2;
c) medir durante la aplicación de un esfuerzo de tracción creciente los desplazamientos relativos ?L1 y ?L2 de los puntos P1 y P2 de la probeta, mediante los mismos sensores; y
d) calcular la deformación producida mediante la expresión
en la que ?L es la variación de longitud sufrida por la base de medida.
2. Aparato para medir la deformación por tracción de una probeta, caracterizado porque está constituido por un brazo articulado que se fija a la máquina de ensayo y es portador de al menos dos sensores láser, y por dos dianas fijables en la probeta, en otros tantos puntos de referencia de dicha probeta para la medición de su deformación; cuyo brazo comprende al menos dos tramos rígidos relacionados mediante un eje de articulación intermedia, una base de anclaje que va conectada al extremo libre de uno de los tramos del brazo articulado y sirve como medio de fijación del brazo a un pilar de la máquina de ensayo, y un cabezal que es portador de al menos dos sensores láser y va montado en el extremo libre del otro tramo del brazo articulado, con facultad de giro alrededor de un eje paralelo al de articulación entre los dos tramos de dicho brazo, siendo los sensores desplazables linealmente en vertical en el cabezal y con capacidad para girar 180º; y cuyas dianas están constituidas por una mordaza de mandíbulas ajustables sobre la probeta.
3. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque la base de anclaje está constituida por una brida ajustable, de eje paralelo al eje de articulación entre los tramos del brazo articulado.
4. Aparato según las reivindicaciones 2 y 3 caracterizado porque la base de anclaje va conectada al tramo correspondiente del brazo articulado mediante una articulación extrema de eje paralelo al eje de articulación entre los tramos de dicho brazo.
5. Aparato según reivindicación 2 caracterizado porque el cabezal citado consiste en un cuerpo alargado, que es perpendicular al brazo articulado y dispone de al menos una guía longitudinal en la que van montados los sensores láser, con facultad de desplazamiento a lo largo de la misma y girar 180º.
6. Aparato según la reivindicación 2 caracterizado porque las dos mandíbulas de la mordaza son paralelas, de separación regulable y están impulsadas una contra la otra mediante un resorte.
7. Aparato según reivindicación 6, caracterizado porque una de las mandíbulas de la mordaza presenta una zona de apoyo angular sobre la probeta, constituida por cuatro rodillos giratorios dispuestos en V, paralelos dos a dos, que apoyan perpendicularmente sobre la probeta, mientras que la otra mordaza es portadora de una cuchilla perpendicular a la probeta, que define el punto de referencia para la medida de deformaciones de dicha probeta.
8. Aparato según reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque una de las mandíbulas dispone de un brazo que sobresale perpendicularmente por el lado ocupado por los rodillos y define una guía en la que se monta la otra mandíbula, con facultad de desplazamiento a lo largo de la misma.
9. Aparato según reivindicación 7, caracterizado porque la cuchilla citada es circular y giratoria y va montada en la mandíbula correspondiente mediante un eje paralelo a la probeta.
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