SISTEMAS PARA ENSAYOS DE ALTA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN

Los ensayos de alta velocidad de deformación (high strain rate testing) analizan cómo reaccionan los materiales ante solicitaciones rápidas e intensas, reproduciendo situaciones extremas como accidentes de tráfico e impactos aeroespaciales. Los sistemas de STEP Lab para ensayos de alta velocidad de deformación son: actuadores lineales, torres de caída y sistemas rotativos de alta velocidad.
Características

Carga máx: 120 kN
Velocidad máx: 35 m/s

Tipo de ensayo

Alta velocidad
Compresión
Tracción
Impacto

Aplicaciones

Plásticos
Metales
Compuestos

SISTEMAS PARA ENSAYOS DE ALTA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN

Los ensayos de alta velocidad de deformación (high strain rate testing) analizan cómo reaccionan los materiales ante solicitaciones rápidas e intensas, reproduciendo situaciones extremas como accidentes de tráfico e impactos aeroespaciales. Los sistemas de STEP Lab para ensayos de alta velocidad de deformación son: actuadores lineales, torres de caída y sistemas rotativos de alta velocidad.
Características

Carga máx: 120 kN
Velocidad máx: 35 m/s

Tipo de ensayo

Alta velocidad
Compresión
Tracción
Impacto

Aplicaciones

Plásticos
Metales
Compuestos

Ensayos de alta velocidad de deformación

Los sistemas STEP Lab para alta velocidad de deformación están diseñados para realizar ensayos de tracción y compresión de forma flexible, gracias a su elevada velocidad, de hasta 35 m/s, y al amplio rango de fuerza disponible, desde unos pocos newtons hasta 120 kN. Además, es posible añadir una cámara climática para ensayar los materiales a diferentes temperaturas.

Con un rendimiento excelente, nuestros sistemas simulan condiciones extremas en metales, plásticos y compuestos, garantizando el cumplimiento de normas internacionales como ASTM D3763, ASTM D638-5 e ISO 8256-2.

  • Diseñados también para ensayos de fatiga de alto ciclo (HCF)
  • Integración con cámaras de alta velocidad y software DIC (correlación de imágenes digitales)
  • Ensayos altamente repetibles y fiables
  • Configuración con uno o varios actuadores
  • Amplia gama de accesorios disponibles (cámara climática, sistemas antirrebote, sistemas de alta energía)
  • Mordazas y dispositivos de sujeción especiales, diseñados específicamente para ensayos con alta velocidad de deformación
  • Bajo consumo energético, mantenimiento reducido
  • Caracterización de metales, compuestos y polímeros, desde condiciones cuasiestáticas hasta velocidades de deformación de 1000/s
  • Daño acumulativo en componentes aeroespaciales sometidos a impactos a alta velocidad
  • Impacto en caso de accidente de tráfico (prueba de choque)
  • Tracción por impacto en cuerdas de paracaídas y cinturones de seguridad
  • Reducción del peso de los componentes
  • Equipamiento deportivo y protecciones
  • Caracterización del comportamiento dinámico de materiales avanzados
  • ASTM D3763
  • ASTM D638-5
  • ISO 8256-2
  • ISO 6603-2
  • ISO 26203-2
  • ISO 18872
  • ISO 11343
  • SAE International J2749

TECNOLOGÍAS PARA ENSAYOS DE ALTA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN

MÁQUINAS ELECTRODINÁMICAS

  • Velocidad máxima: 8 m/s
  • Fuerza dinámica de hasta 120 kN
  • Control en bucle cerrado

TORRES DE CAÍDA PARA ENSAYOS DE IMPACTO

  • Velocidad máxima: 24 m/s
  • Energía de impacto de hasta 2000 J
  • Área de ensayo personalizable

SISTEMA ROTATIVO DE ALTA VELOCIDAD

  • Velocidad máxima: 35 m/s
  • Fuerza máxima de hasta 50 kN
  • Versión estándar y reforzada

MÁQUINAS ELECTRODINÁMICAS

Para llevar a cabo ensayos de alta velocidad de deformación en las series HUD y XUD, se ha desarrollado un sistema específico, compuesto por mordazas especiales con adaptador de holgura, necesario para alcanzar la velocidad de ensayo antes del impacto sobre la probeta. Compatible con probetas según la norma ISO 8256.

  • Máquina de ensayo versátil, que también se puede utilizar para muchas otras aplicaciones (ensayos de fatiga con un número elevado o reducido de ciclos, mecánica de la fractura, ensayos mecánicos generales)
  • Control en bucle cerrado, que permite mantener constante la velocidad ajustada
  • Configuración sencilla, que permite al usuario realizar numerosos ensayos sin complicaciones
  • Adquisición de la carga mediante una célula de carga piezoeléctrica, un amplificador y una tarjeta de adquisición específica

TORRES DE CAÍDA PARA ENSAYOS DE IMPACTO

La torre de caída es la solución más flexible para los ensayos de impacto, de los cuales los ensayos con alta velocidad de deformación son solo una de las posibles aplicaciones.

  • Energía máxima de impacto: hasta 2000 J
  • Velocidad de impacto: de 0,2 m/s hasta 24 m/s (con sistema de aceleración adicional)
  • Área de ensayo amplia y accesible (500 x 400 x 900 mm)
  • Interfaz de usuario intuitiva, con elevación, posicionamiento y liberación automáticos del peso
  • Frecuencia de adquisición de la señal de carga de hasta 3,5 MHz a 16 bits
  • Alto grado de personalización, desde las dimensiones del área de ensayo hasta las funcionalidades del software
  • Posibilidad de integración con accesorios específicos

SISTEMA ROTATIVO DE ALTA VELOCIDAD

La máquina rotativa STEP Lab está diseñada específicamente para realizar ensayos a las velocidades más elevadas. La inercia del volante de inercia (flywheel) permite mantener la velocidad prácticamente constante durante todo el impacto, lo que supone una ventaja decisiva para la repetibilidad de los ensayos. El sistema integra una célula de carga piezoeléctrica directamente en el soporte de la probeta y un sistema de adquisición de datos de hasta 3,5 MHz, para registrar con precisión incluso los eventos más rápidos.

  • Velocidad máxima: hasta 35 m/s
  • Fuerza máxima de pico: 10 kN (versión estándar), hasta 50 kN (versión reforzada)
  • Adquisición de datos de hasta 3,5 MHz

CARACTERÍSTICAS

Zero manutenzione

Alta fiabilidad

Alta eficacia

Amplia gama de usos

Instalación sencilla

Coleta e análise de dados

En las tres soluciones, la carga se registra mediante una célula de carga piezoeléctrica. La deformación, en cambio, no puede medirse con un extensómetro convencional a las velocidades en cuestión; por ello, se utiliza la captura de imágenes a alta velocidad combinada con el análisis DIC (correlación digital de imágenes).

Hardware y software utilizados

  • Cámara de alta velocidad Photron (serie NOVA): 1024 x 1024 píxeles a 16 000 fps; hasta 100 000 fps a 384 x 256 píxeles; hasta 300 000 fps a 128 x 128 píxeles
  • Software de análisis DIC Alpha de X-Sight: extrae los datos de deformación a partir de una secuencia de imágenes, con mediciones de desplazamiento sin contacto en 2D y 3D

El punto de impacto de la probeta debe estar bien iluminado (luces LED específicas) para garantizar una buena calidad de las imágenes y, por lo tanto, del análisis.

Cómo funciona el procesamiento

Durante el ensayo se adquieren dos flujos de datos en paralelo, sincronizados mediante el controlador de ensayo: la señal de carga y el vídeo de alta velocidad. El vídeo se convierte en fotogramas individuales para el análisis DIC, que traza un punto (subconjunto) en la imagen y lo sigue a lo largo de toda la secuencia, obteniendo los datos de deformación (deformación real o ingenieril) para cada punto de la probeta. Al combinar la carga y la deformación, se construye la curva de tensión-deformación del material a la velocidad de ensayo seleccionada.

Torre de caída – DW2000

Cámara de alta velocidad – Photron NOVA

PREGUNTAS FRECUENTES

El ensayo de deformación a alta velocidad consiste en aplicar una carga muy rápida a un material o componente, comprimiéndolo o estirándolo en milisegundos en lugar de en segundos, para simular situaciones extremas como accidentes de tráfico, explosiones o impactos balísticos. Permite medir cómo se comportan los materiales de forma diferente a alta velocidad en comparación con una carga lenta y casi estática.

Los ensayos de deformación a alta velocidad reproducen situaciones reales de impacto en las que la deformación se produce en milisegundos, como accidentes de tráfico, explosiones o impactos balísticos. Sin estos ensayos, los diseñadores solo dispondrían de datos de cargas lentas y no podrían predecir con precisión el comportamiento del material en situaciones de peligro real, con el riesgo de subestimar los daños o sobreestimar la protección.

A altas velocidades de deformación, los materiales suelen volverse más rígidos y resistentes, pero también más frágiles, ya que absorben menos energía antes de romperse en comparación con el mismo material sometido a una carga lenta. Este comportamiento dependiente de la velocidad es fundamental para aplicaciones críticas en términos de seguridad, como la protección contra impactos en vehículos, armaduras y dispositivos de protección, en las que los datos relativos a los materiales sometidos a una carga lenta, por sí solos, proporcionarían predicciones engañosas.

En un ensayo cuasiestático, la carga se aplica lentamente (en segundos o minutos) y se miden la resistencia y la elongación a la rotura del material en condiciones ideales. En un ensayo de alta velocidad de deformación, la misma carga se aplica en milisegundos, y el material se comporta de forma diferente: a menudo se vuelve más rígido y resistente, pero también más frágil, absorbiendo menos energía antes de romperse. Ignorar esta diferencia daría lugar a previsiones erróneas en los proyectos de seguridad.

Los ensayos de deformación a alta velocidad se utilizan en la simulación de accidentes de tráfico, en el análisis de impactos en el sector aeroespacial, en la certificación de dispositivos de protección (cascos, chalecos antibalas), en el desarrollo de protecciones contra explosiones y proyectiles, en el diseño de equipamiento deportivo y en la investigación sobre materiales para aplicaciones en las que los impactos o las cargas explosivas suponen un riesgo real.

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