Equipos multiaxiales para calcular tensión en probetas cruciformes.

La mayor parte de las estructuras de ingeniería están sometidas a complejas tensiones multiaxiales que surgen de la aplicación de cargas, y/o de la geometría y no homogeneidad del material. Aunque en los laboratorios se realizan multitud de ensayos (estáticos, creep, casi-estáticos y de fatiga) la mayoría de probetas están sujetas a tensiones uni-axiales. Debido al contraste entre los diseños basados en datos uni-axiales y la funcionalidad de los componentes con tensiones multiaxiales, se están encaminando muchos de los trabajos de investigación a asegurar que la relación entre ambas es correctamente interpretada.

El sistema de ensayo biaxial se basa en una probeta cruciforme situada en un plano con 4 actuadores ortogonales. Hemos desarrollado sistemas de ensayo para controlar el movimiento del centro de la probeta eliminando movimientos indeseados y el doblado de la probeta. En un equipo de ensayos servohidráulico convencional, uno de los extremos de la probeta se sujeta de manera estacionaria mientras que el otro extremo se desplaza en tracción o compresión por un actuador. Para la mayoría de ensayos, este sistema es perfectamente válido, pero esto significa que el centro de la probeta va variando durante el ensayo. Para realizar algunos ensayos es preciso que el centro de la probeta se mantenga de manera estacionaria, por ejemplo, cuando es preciso estudiar ese centro de manera microscópica durante un ensayo. Para este tipo de ensayos, se añade un segundo actuador para aplicar deformaciones desde ambos extremos.  Entonces, hay 2 actuadores y dos variables a controlar: la posición del centro de la probeta y la deformación total aplicada en los extremos. El problema en el control viene en que no hay una variable fija que controle el actuador y el movimiento del mismo afecta tanto al centro como a la deformación de la probeta.

La deformación igual en cada uno de los extremos de la probeta provoca que no haya movimiento en la posición central; el desplazamiento de cada actuador en la misma dirección mueve el centro sin alterar la deformación. Cada bucle opera de manera independiente y no hay interacción entre las señales de control de los actuadores. Este principio descrito para 2 actuadores opuestos es también aplicable a un ensayo cruciforme con 4 actuadores. Los ensayos también pueden realizarse en control de deformación o de carga. Recientemente se ha instalado un sistema cruciforme para ensayos complejos en el que las medidas de las deformaciones totales tenían que ser corregidas en tiempo real respecto a la expansión térmica y la deformación elástica.

Nuestros sistemas cruciformes de 100kN o 250kN proporcionan un bastidor de alta rigidez y alineamiento con unos actuadores hidroestáticos que proporcionan un gran control sobre la probeta. El sistema, unido al controlador digital de la serie 8800 y el software de ensayos dinámicos Wavematrix proporciona una interfaz de usuario intuitiva para poder realizar estos ensayos complejos.