KALIBRASIE VAN DIE APPARAAT

Voordat die toetse uitgevoer word, moet die stelsel gekahbreer word, ten einde te verseker dat die rekstrokiedata korrek is. Die kalibrasie word uitgevoer deur die amplitude van 'n puls, as gevolg van die impak, met die impakstaafsnelheid te vergelyk. Die kalibrasie word met elke staaf apart en dan saam, sonder 'n toetsmonster tussenin, uitgevoer.

Die bepaling van die longitudinale golfsnelheid is krities en neem variasies in die stelsel as gevolg van rekstrokies, die wyse waarop dit vasgeplak is, verbindingskabels, seinversterkers, ens, in ag.

Die kalibrasie metodes en die uitvoering daarvan word bespreek in Hoofstuk4.

3.2.1.2 UlTVOERVAN'n SHPB-EPSPERIMENT

Die uitvoervan 'n SHPB-eksperiment, is soos volg:

1) Die toetsmonster, in die geval 'n geelkopersilinder met 'n deursnee van 5,0mm en 'n lengte van 5,0mm, word nadat dit noukeurig opgemeet en die dimensies genoteer is, tussen die ontvanger en versendingstaaf geplaas. Die kopkante van die twee stawe waartussen die monster geplaas word, is met 'n dun lagie Molibdeendisulfiedghries bedek, sodat die monster daaraan kan vasplak. Die sekondere doel van die ghries is om die wrywing tussen die stawe en die toetsmonster tydens vervorming te verminder.

2) Die seinversterkers word aangeskakel en die datastoorprogram word op snellermode ("trigger mode") gestel.

3) Die impakstaaf word in die gaskanon geplaas. Die drukreguleerder word gestel op die verlangde druk vir die verlangde snelheid. Die ossilloskoop word ook op die sneller-modus gestel.

4) Die druklugsolonoiede word geaktiveer wat die impakstaaf laat uitskiet en met die ontvangerstaaf bots. Die botsing wek 'n spanningsgolf in die ontvangerstaafmateriaal op wat in die staaf afbeweeg na die monster. Die spanningsgolf word deur die rekstrokies gemeet en die data op die rekenaar gestoor.

5) 'n Gedeelte van die spanningsgolf beweeg deur die toetsmonster en omrede die toetsmonster 'n sagter materiaal is as die stawe, vervorm die toetsmonster tussen die twee stawe. 'n Gedeelte van die spanningsgolf word deurgelaat na die versendingstaaf en die effek daarvan word deur die rekstrokie op die staaf gemeet. Yi Gedeelte van die spanningsgolf word weerkaats en beweeg terug in die ontvangerstaaf en die effek daarvan word gemeet deur die rekstrokies op die staaf (kyk Figuur 25a).

6) Die snelheid van die impakstaaf word uit die ossilloskoopdata bereken en genoteer.

7) Die finale lengte en deursnee van die toetsmonster word gemeet en genoteer.

8) Die rekstrokiedata word gestoor en verder verwerk, soos uiteengesit in Bylaag 3.

9) Vanuit die impakstaafsnelheid en die tydsafhanklike vervormingsdata is die spanningsvervormingsverloop en die vervormingstempo bereken (Figuur 25b).

Die resultate van die eksperimente en die bespreking daarvan word uiteengesit in Hoofstuk 4.

FIGUUR 25: a) Tipiese gemete rekstrokieseine.

b) Tipiese spanningvervormings- en vervormingstempografiek. (Marais et al, 2004).

3.2.1.3 " D I R E C T IMPACT HOPKINSON PRESSURE BAR"-EKSPERIMENTELE PROSEDURE (DIHB)

Die verskil tussen die SHPB en die DIHB toetse is, dat die DIHB-toets nie 'n ontvangerstaaf het wat die spanningsgolf na die monster oordra nie, maar die impakstaaf tref die monster direk, sodat groter vervormings en hoer

vervormingstempo's verkry kan word. Die mate van vervorming is groter, aangesien die traagheid van die ontvangerstaaf nie 'n rol speel nie.

Die eksperimentele opstelling vir die DIHB is dieselfde as die vir die SHPB (kyk Figuur 23), behalwe dat die ontvangerstaaf met die twee rekstrokies, nie gebruik word nie. Die spanningsgolf, wat as gevolg van die impak ontstaan, gaan deur die monster wat vervorm word en 'n gedeelte van die spanningsgolf word oorgedra na die versendingstaaf en die? effek met 'n rekstrokie gemeet. 'n Gedeelte van die spanningsgolf word weerkaats as :n trekspanningsgolf in die impakstaaf en die

weerkaatsings moet in terme van golffaseveranderings in berekening gebring word by die bepaling van die resulterende spanningvervormings.

Die dataverwerking is meer kompleks vir die metode as gevolg van die weerkaatsings in die impakstaaf en omdat net een spanningsein, die van die rekstrokie op die versendingstaaf, uit die toets verkry word (Figuur 25a: Deurgelate spanningsgolf). 'n Aanname word gemaak dat die toetsmonster aan 'n homogene spanning en vervorming onderwerp word. Aangesien die aanname nie heeltemal korrek is nie, word daar in die verwerking van die data voorsiening daarvoor gemaak.

Die eksperimentele prosedure van die DIHB-metode is dieselfde as die SHPB-metode, behalwe dat die toetsmonster net aan die versendingstaaf vasgeplak word, omrede die ontvangerstaaf nie gebruik word nie.

Die tradisionele verwerking van die spanningsgolf, soos in bestaande literatuur aangedui, word slegs vir 'n tydsinterval kleiner as 2 T bereken (Gorham et al, 1992J. Die tydsinterval T, is die tyd wat dit die spanningsgolf neem om een keer deur die impakstaaf te beweeg en word as volg gedefinieer:

J-zimp I ■" v

C V P

^-imp - Impakstaaflengte Ey - Young se modulus

p - Impakstaafdigtheid.

C - golfsnelheid deur impakstaaf.

Die rede vir die beperking van die tyd 2 T , is dat die weerkaatsde spanningsgolf die impakintervlak met die toetsmonster bereik. Die impakintervlak se beweging na die tyd 2 T , kon nie bereken word vir die totale tydsduur van die impak nie.

Cloete et al (2004) stel 'n verwerkingsmetode voor, waar hy die "Eendimensionele skokgolfteorie" gebruik om die spanningsgolfgedrag in die impakstaaf te konstrueer tydens die impak met die toetsmonster. Uit die analise kan die snelheidsgeskiedenis van die impakstaaf se voorste en agterste vlakke bepaal word. Die snelheidsgeskiedenis word gebruik om die vervorming en vervormingstempo te bereken en die finale toetsmonsterlengte te bereken. Die berekende finale lengte kan dan met die toetsmonster se gemete finale lengte vergelyk word. Die analisemetode, alhoewel nie gepubliseer nie, is met behulp van die gemete data geverifieer.

Die verwerking van die spanningsein, asook die eksperimentele foutberekening, word in Bylaag 3 bespreek. Die resultate van die DIHB-toetse word in Hoofstuk 4 bespreek.