Mark Menzuber, Gerente de Mercado da MTS, e Scott Anderson, Engenheiro de Aplicações Sênior da MTS, discutem opções e tendências de medição de deformação sem contato.
P. O que são as soluções de medição de deformação sem contato?
Menzuber: Os dispositivos tradicionais de medição de deformação, tais como strain gages e extensômetros clip-on, precisam ser fixados à amostra, enquanto os métodos sem contato combinam lasers ou câmeras digitais com sistemas de gravação e técnicas comprovadas de medição de imagem. Juntas, estas tecnologias de imagem e técnicas de medição podem calcular com precisão deslocamentos de múltiplos eixos, deformações e taxas de deformação para qualquer artigo de teste. Scott, você gostaria de explicar um pouco mais sobre cada tipo de tecnologia de medição?
Anderson: Claro, Mark. As soluções de deformação sem contato mais simples (NCSS) são unidimensionais (1D), medindo a distância entre dois pontos, ou marcas, na amostra a ser testada. Estas soluções 1D são utilizadas para a medição de tensão/ deformação por compressão ponto-a-ponto e deslocamento de abertura de fenda (COD). As tecnologias mais comuns utilizadas atualmente para este tipo de NCSS são lasers, scanners de linha óptica e software de correlação digital de imagens (DIC).
Os extensômetros sem contato também são usados para medições 2D (X-Y). Estes dispositivos medem deformações axiais médias, deformações axiais transversais (para valores r, n & k), medidas de cisalhamento e crescimento de trincas.
As medições de deformação 3D (X-Y-Z) requerem uma capacidade de imagem estereoscópica com pelo menos 2 conjuntos de ótica visualizando o mesmo objeto a partir de uma distância fixa, para determinar as medições verticais (Y), horizontais (X), bem como medições fora do plano (Z). Estas tecnologias 3D permitem aos usuários aproveitar o poderoso software DIC para medir o deslocamento de campo completo, a deformação e a taxa de deformação.
P. Por que as pessoas estão usando dispositivos de medição de tensão sem contato?
Menzuber: Embora existam boas razões para usar extensômetros tradicionais de contato, a medição de tensão sem contato pode muitas vezes melhorar a precisão dos dados e economizar tempo.
Com uma solução de deformação sem contato, os dados de teste não são comprometidos pelo peso ou bordas afiadas de um dispositivo de contato na amostra. Esta falta de interferência é particularmente importante quando se trabalha com amostras macias ou delicadas.
O registro de imagem identifica claramente os locais de falha da amostra, oferecendo oportunidades para rever e melhorar os dados de teste, principalmente através de ajustes de medição pós-teste. A capacidade de saber exatamente como o corpo de prova funciona significa que dados precisos podem ser obtidos com menos testes, economizando tempo. Os dados físicos registrados também podem ser pós-processados e usados para criar, validar ou mesmo melhorar modelos existentes de FEA (análise de elementos finitos) de materiais selecionados.
Portanto, soluções de medição de deformação sem contato podem facilmente capturar dados precisos e abrangentes; e a necessidade de dados mais detalhados sobre o desempenho de amostras, especialmente ao avaliar novos compósitos e outros materiais avançados ou amostras com geometrias únicas, está impulsionando a demanda por soluções sem contato.
P. Você tem exemplos de dados mais abrangentes que levam a uma maior compreensão dos corpos de prova?
Anderson: Normalmente, os usuários do sistema de controle de qualidade (CQ) querem racionalizar seus testes e melhorar o número de testes que podem obter de uma máquina de teste e de um operador em um dia. Para estas aplicações onde o material é homogêneo, planar e isotrópico, um extensômetro axial 1D fácil de usar é uma incrível economia de tempo, pois não precisa ser fixado à amostra entre os testes.
Para trabalhos de desenvolvimento ou pesquisa onde o material/amostra pode não ser homogêneo, planar e isotrópico (como um material composto, ou fabricado aditivamente, ou pequena estrutura/dispositivo) pode haver oportunidades para melhorar a produtividade do laboratório de testes capturando visualmente os mecanismos de falha. Quando feito por projeto, o número de testes necessários pode ser drasticamente reduzido. Ao utilizar uma câmera 2D (biaxial única) ou 3D (sistema estereoscópico), o usuário coleta muito mais informações de um único teste.
Os testes básicos de material com um sistema ótico único 2D podem facilmente fornecer informações de deformação axial e transversal para determinar a relação Poisson, valores r, n & k. A inclusão de uma gravação em vídeo do teste fornece provas comprovadas dos resultados do teste para os gerentes de laboratório e patrocinadores do teste.
P. A tendência à medição de deformação sem contato está ocorrendo em todos os mercados e aplicações em testes de materiais?
Menzuber: Graças aos desenvolvimentos relativamente recentes em processadores de computador e tecnologia de lentes digitais de alta resolução, as soluções de deformação sem contato tornaram-se mais fáceis de usar e mais acessíveis, tornando-as uma escolha viável para todas as áreas de testes de materiais. Agora os gerentes de laboratório podem tirar vantagem das tecnologias de medição de deformação sem contato para melhorar a precisão dos dados e a produtividade do laboratório. Há uma ampla gama de soluções disponíveis hoje, para que eles possam encontrar as opções que melhor se adaptam ao seu conjunto único de desafios de testes.
P. O que há de único na abordagem da MTS para soluções de deformação sem contato?
Menzuber: Reconhecemos que a seleção da melhor solução de deformação sem contato para um determinado laboratório depende de numerosos fatores, incluindo aplicações, materiais e nível de experiência do operador de teste. Dadas estas variáveis, a melhor solução muitas vezes requer experiência em integração de sistemas. Portanto, a responsabilidade da MTS para nossos clientes é compreender os prós e os contras de todas as tecnologias NCSS, concentrar nossas conversas iniciais em suas necessidades específicas de aplicação e, em seguida, recomendar a solução ideal para suas necessidades laboratoriais abrangentes. Só quando entendermos o conjunto completo de objetivos, é que fazemos uma recomendação NCSS. Às vezes essa proposta incluirá um produto MTS NCSS, mas muitas vezes aproveitaremos uma de nossas muitas relações NCSS OEM e colaboraremos em uma solução integrada que melhor atenderá às necessidades desse cliente.
P. Espere, a MTS pode oferecer qualquer capacidade NCSS no mercado?
Anderson: Sim, trabalhamos em estreita colaboração com todos os principais fornecedores de soluções sem contato para oferecer a melhor solução para as necessidades específicas de cada cliente. Sabemos como incorporar dispositivos de medição da Correlated Solutions, GOM, Trilion, Match ID e muitos outros com nossos sistemas de teste para proporcionar uma experiência de teste integrada e sem falhas. Desenvolver nossa experiência de integração com uma variedade de soluções sem contato é como acreditamos que podemos ajudar melhor nossos clientes.
P. Como a MTS ajuda a fornecer uma solução de teste integrada?
Menzuber: Reunimos uma equipe central de engenheiros de aplicação e especialistas em integração de sistemas que se mantêm atualizados com tecnologias de medição de deformação sem contato. Esta equipe considera tudo, desde a compatibilidade do sistema até a integração e sincronização de dados de teste. Devido a nossa grande e crescente base de conhecimento em produtos e aplicações NCSS, podemos ouvir os requisitos de testes e análise de dados de um cliente, refletir sobre uma variedade de soluções disponíveis no mercado e ajudar a adequar a solução adequada às necessidades específicas da aplicação.
P. E quanto às necessidades do testador de GQ/CQ? As soluções sem contato não são excessivas para estes testes mais simples?
Anderson: Sua complexidade quando comparada aos dispositivos de medição de deformação com contato tem sido uma das desvantagens de usar soluções sem contato para testes de GQ/CQ. Agora temos soluções que são notavelmente fáceis de configurar e usar para testes de fadiga monotônicos ou axiais. Estas soluções requerem pouquíssima intervenção do operador entre testes, tornando-as ideais para os ambientes de alta produtividade encontrados nos testes de GQ/CQ.
P. E quanto ao pesquisador de materiais? Que soluções existem para aqueles que estão fazendo P&D?
Anderson: Para o pesquisador de materiais, a integração, sincronização e análise de dados precisos são requisitos básicos críticos. É aqui que a MTS trabalha de perto com os fornecedores de soluções 3D para ajudar nossos clientes com suas necessidades de correlação de imagens digitais, medição de tensão de campo total, reprodução de vídeo, análise pós-teste e comparação de modelos de análise de elementos finitos (FEA). Trabalhamos com especialistas neste campo para ajudar a garantir que toda a configuração do sistema de teste do cliente forneça os resultados de que ele precisa.
