SISTEMI PER TEST AD ALTA VELOCITÀ DI DEFORMAZIONE

Brochure
I test ad alta velocità di deformazione (high strain rate testing) analizzano come i materiali reagiscono a sollecitazioni rapide e intense, replicando eventi estremi come crash automobilistici e impatti aerospaziali. I sistemi STEP Lab per prove high strain rate sono: attuatori lineari, torri di caduta e sistemi rotativi ad alta velocità.
Caratteristiche

Carico max: 120 kN
Velocità max: 35 m/s

Tipo di prova

Alta velocità
Compressione
Trazione
Impatto

Applicazioni

Plastiche
Metalli
Compositi

SISTEMI PER TEST AD ALTA VELOCITÀ DI DEFORMAZIONE

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I test ad alta velocità di deformazione (high strain rate testing) analizzano come i materiali reagiscono a sollecitazioni rapide e intense, replicando eventi estremi come crash automobilistici e impatti aerospaziali. I sistemi STEP Lab per prove high strain rate sono: attuatori lineari, torri di caduta e sistemi rotativi ad alta velocità.
Caratteristiche

Carico max: 120 kN
Velocità max: 35 m/s

Tipo di prova

Alta velocità
Compressione
Trazione
Impatto

Applicazioni

Plastiche
Metalli
Compositi

Prove ad alta velocità di deformazione

I sistemi STEP Lab per l’alta velocità di deformazione sono progettati per eseguire prove di trazione e compressione in modo flessibile, grazie alla loro elevata velocità, fino a 35 m/s, e all’ampio range di forza disponibile, da pochi Newton a 120 kN. Inoltre, è possibile di aggiungere una camera climatica per testare i materiali a diverse temperature.

Con prestazioni eccellenti, i nostri sistemi simulano condizioni estreme su metalli, plastiche e compositi, garantendo la conformità a standard internazionali come ASTM D3763, ASTM D638-5 e ISO 8256-2.

  • Progettati anche per test HCF (High Cycle Fatigue)
  • Integrazione con telecamere ad alta velocità e software DIC (Digital Image Correlation)
  • Test altamente ripetibili e affidabili
  • Configurazione mono o multi-attuatore
  • Ampia gamma di accessori disponibili (camera climatica, sistemi anti-rimbalzo, sistemi ad alta energia)
  • Griffe e afferraggi speciali, progettati specificatamente per le prove high strain rate
  • Basso consumo energetico, manutenzione ridotta
  • Caratterizzazione di metalli, compositi e polimeri, da condizioni quasi-statiche fino a strain rate di 1000/s
  • Danno cumulativo su componenti aerospaziali soggetti a impatti ad alta velocità
  • Impatto in caso di incidente automobilistico (crash test)
  • Trazione a impatto su cavi di paracadute e cinture di sicurezza
  • Riduzione del peso dei componenti
  • Equipaggiamento sportivo e protezioni
  • Caratterizzazione del comportamento dinamico dei materiali avanzati
  • ASTM D3763
  • ASTM D638-5
  • ISO 8256-2
  • ISO 6603-2
  • ISO 26203-2
  • ISO 18872
  • ISO 11343
  • SAE International J2749

LE TECNOLOGIE PER HIGH STRAIN RATE TESTING

MACCHINE ELETTRODINAMICHE

  • Velocità max: 8 m/s
  • Forza dinamica fino a 120 kN
  • Controllo closed loop

TORRI DI CADUTA PER TEST D’IMPATTO

  • Velocità max: 24 m/s
  • Energia di impatto fino a 2000 J
  • Area di prova personalizzabile

SISTEMA ROTATIVO AD ALTA VELOCITÀ

  • Velocità max: 35 m/s
  • Forza di picco fino a 50 kN
  • Versione standard e rinforzata

MACCHINE ELETTRODINAMICHE

Per implementare l’high strain rate testing sulle serie HUD e XUD è stato sviluppato un sistema dedicato, composto da griffe speciali con adattatore di gioco, necessario per raggiungere la velocità di prova prima dell’impatto sul provino. Compatibile con provini secondo ISO 8256.

  • Macchina di prova versatile, utilizzabile anche per molte altre applicazioni (fatica ad alto e basso numero di cicli, meccanica della frattura, prove meccaniche generali)
  • Controllo closed loop, che consente di mantenere costante la velocità impostata
  • Setup semplice, che permette all’utente di eseguire numerose prove senza complicazioni
  • Acquisizione del carico tramite cella di carico piezoelettrica, amplificatore e scheda di acquisizione dedicata
Forward Forward Sistemi lineari HUD-XUD

TORRI DI CADUTA PER TEST D’IMPATTO

La torre a caduta è la soluzione più flessibile per i test di impatto, di cui l’high strain rate testing rappresenta solo una delle applicazioni possibili.

  • Energia di impatto massima: fino a 2000 J
  • Velocità di impatto: da 0.2 m/s fino a 24 m/s (con sistema di accelerazione aggiuntivo)
  • Area di prova ampia e accessibile (500 x 400 x 900 mm)
  • Interfaccia utente intuitiva, con sollevamento, posizionamento e rilascio del peso automatizzati
  • Frequenza di acquisizione del segnale di carico fino a 3.5 MHz @ 16 bit
  • Elevata personalizzazione, dalle dimensioni dell’area di prova alle funzionalità software
  • Possibilità di integrazione con accessori dedicati
Forward Forward Sistemi per prove d’impatto

SISTEMA ROTATIVO AD ALTA VELOCITÀ

La macchina rotativa STEP Lab è pensata specificamente per i test alle velocità più elevate. L’inerzia della massa volanica (flywheel) consente di mantenere la velocità pressoché costante durante l’intero impatto, un vantaggio decisivo per la ripetibilità dei test. Il sistema integra una cella di carico piezoelettrica direttamente nel supporto del provino e un’acquisizione dati fino a 3,5 MHz, per catturare con precisione anche gli eventi più rapidi.

  • Velocità massima: fino a 35 m/s
  • Forza di picco massima: 10 kN (versione standard), fino a 50 kN (versione rinforzata)
  • Acquisizione dati fino a 3.5 MHz
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CARATTERISTICHE

Zero manutenzione

Elevata affidabilità

Elevata efficenza

Ampio range di utilizzo

Installazione semplice

Acquisizione e analisi dati

In tutte e tre le soluzioni il carico viene acquisito tramite una cella di carico piezoelettrica. La deformazione, invece, non può essere misurata con un estensometro tradizionale alle velocità in gioco: per questo si utilizza l’imaging ad alta velocità combinato con l’analisi DIC (Digital Image Correlation).

Hardware e software utilizzati

  • Telecamera ad alta velocità Photron (serie NOVA): 1024 x 1024 px a 16’000 fps; fino a 100’000 fps a 384×256 px; fino a 300’000 fps a 128×128 px
  • Software di analisi DIC Alpha by X-Sight: estrapola i dati di deformazione da una sequenza di immagini, con misure di spostamento senza contatto in 2D e 3D

Il punto di impatto del provino deve essere ben illuminato (luci LED dedicate) per garantire una buona qualità delle immagini e quindi dell’analisi.

Come funziona l’elaborazione

Durante la prova vengono acquisiti due flussi di dati in parallelo, sincronizzati tramite il test controller: il segnale di carico e il video ad alta velocità. Il video viene convertito in singoli fotogrammi per l’analisi DIC, che traccia un punto (subset) nell’immagine e lo segue lungo l’intera sequenza, ricavando i dati di deformazione (strain vero o ingegneristico) per ogni punto del provino. Unendo carico e deformazione si costruisce la curva stress-strain del materiale alla velocità di prova scelta.

Scopri di più su Photron

Torre di caduta – DW2000

Fotocamera ad alta velocità – Photron NOVA

DOMANDE PIÙ FREQUENTI

La prova ad alta velocità di deformazione consiste nell’applicare un carico molto rapido a un materiale o a un componente, comprimendolo o allungandolo in millisecondi anziché in secondi, per simulare eventi estremi come incidenti stradali, esplosioni o impatti balistici. Consente di misurare come i materiali si comportino in modo diverso ad alta velocità rispetto a un carico lento e quasi statico.

I test ad alta velocità di deformazione riproducono eventi reali di impatto dove la deformazione avviene in millisecondi, come crash automobilistici, esplosioni o urti balistici. Senza questi test, i progettisti avrebbero solo dati da carichi lenti e non potrebbero prevedere con precisione il comportamento del materiale nei scenari di pericolo reale, rischiando di sottovalutare i danni o sovrastimare la protezione.

A velocità di deformazione elevate, i materiali spesso diventano più rigidi e resistenti, ma anche più fragili, assorbendo meno energia prima della rottura rispetto allo stesso materiale sottoposto a carico lento. Questo comportamento dipendente dalla velocità è fondamentale per applicazioni critiche in termini di sicurezza, come la protezione dagli urti nei veicoli, le armature e i dispositivi di protezione, dove i dati relativi ai materiali sottoposti a carico lento fornirebbero da soli previsioni fuorvianti.

Un test quasi-statico applica il carico lentamente (secondi o minuti) e misura la resistenza e l’allungamento a rottura del materiale in condizioni ideali. Un test ad alta velocità di deformazione applica lo stesso carico in millisecondi, e il materiale si comporta diversamente: spesso diventa più rigido e resistente ma anche più fragile, assorbendo meno energia prima di rompersi. Ignorare questa differenza porterebbe a previsioni sbagliate nei progetti di sicurezza.

Le prove ad alta velocità di deformazione vengono utilizzate nella simulazione di incidenti automobilistici, nell’analisi degli impatti nel settore aerospaziale, nella certificazione dei dispositivi di protezione (caschi, giubbotti antiproiettile), nello sviluppo di protezioni contro le esplosioni e i proiettili, nella progettazione di attrezzature sportive e nella ricerca sui materiali per applicazioni in cui gli impatti o i carichi esplosivi rappresentano un rischio concreto.

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