Apparecchio per prove di taglio Iosipescu (ASTM D5379)

Modello n. WTF-IO (acciaio inox)

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Fig. 1: ASTM Standard D5379 Dispositivo per prove di taglio Iosipescu, con adattatore opzionale

Il dispositivo di prova a taglio Iosipescu è stato sviluppato attivamente per l'uso con i materiali compositi tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '80 dal gruppo di ricerca sui materiali compositi dell'Università del Wyoming. Da allora sono stati forniti numerosi dispositivi a gruppi di ricerca di tutto il mondo e il metodo di prova è ora ampiamente utilizzato. Lo standard ASTM D5379 che disciplina il metodo di prova è stato pubblicato per la prima volta nel 1993 (riferimento 1). In tale norma sono riportate le procedure di prova generali. Inoltre, i riferimenti qui elencati contengono un'ulteriore discussione sui risultati tipicamente ottenuti.

Il provino standard (come mostrato installato nella fotografia frontale della Fig. 1) è lungo 3 pollici, largo 0,75 pollici e di spessore fino a 0,50 pollici. In genere, si utilizza un provino di spessore dell'ordine di 0,1 pollici. Il dispositivo può anche accogliere campioni più corti e più stretti, se lo si desidera. Su ciascun bordo del provino viene praticata una tacca a 90° e un estensimetro può essere montato sulla superficie del provino nella regione della tacca per monitorare la deformazione di taglio. Si può scegliere tra un estensimetro biassiale standard a ±45° e un estensimetro speciale. Iosipescu è comunemente usato. L'asta di piccolo diametro che sporge dal dispositivo sotto la tacca inferiore del provino (foto della vista frontale in Fig. 1) viene sollevata con un dito mentre si installa un provino, per centrare il provino da sinistra a destra. Il provino viene spinto verso l'alto contro la parte posteriore piatta del dispositivo per posizionarlo avanti e indietro. I cunei rastremati non sono intesi come morsetti; sono regolati con manopole per adattarsi a campioni di larghezza leggermente diversa. Cunei di spessore alternato possono essere forniti per ospitare campioni al di fuori di questa piccola gamma di variazioni di spessore.

La metà mobile dell'apparecchio incorpora una boccola a sfera lineare (vedi foto della vista posteriore in Fig. 1) che si muove su un perno verticale in acciaio temprato montato nella base dell'apparecchio. Questo cuscinetto a sfera elimina il vincolo del perno di guida e minimizza la resistenza all'attrito. L'aderenza del cuscinetto può essere regolata tramite la vite e il dado di bloccaggio visibili sul retro della metà mobile dell'attrezzatura.

Durante l'uso, il dispositivo poggia senza vincoli direttamente sulla base della macchina di prova. Con l'apparecchio è disponibile un perno standard di 1,25 pollici di diametro con anello di bloccaggio e foro per perno trasversale di 0,50 pollici di diametro, filettato nella metà mobile dell'apparecchio, come illustrato nell'apparecchio di dimensioni standard nella Fig. 2. Qualsiasi adattatore speciale richiesto per attaccare questo perno alla particolare macchina di prova utilizzata, come lo standard Instron Tipo Df L'adattatore (Fig. 1) può essere fornito come opzione a un costo aggiuntivo nominale. L'adattatore viene fissato al perno e assicurato tramite l'anello di bloccaggio fornito con l'apparecchio.

La Fig. 2 mostra un esempio di attrezzatura speciale. L'attrezzatura piccola a sinistra è essenzialmente un modello in scala di un quarto dell'attrezzatura standard, progettata per testare un campione lungo solo 20 mm, largo 5 mm e spesso fino a 5 mm. A destra, per confronto, è riportata un'attrezzatura di dimensioni standard. Per i clienti sono stati realizzati anche dispositivi speciali di dimensioni superiori allo standard.

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Fig. 2: Quarto di scala Iosipescu Dispositivo di taglio (sinistra) e Apparecchio standard (a destra)

La fig. 3 mostra un apparecchio speciale progettato per prove ad alta temperatura. Questo apparecchio è fabbricato in nichel superlega per l'uso a temperature fino a 1500ºF (815ºC). Poiché non sono disponibili boccole a sfera in grado di operare a queste alte temperature, la metà destra dell'apparecchio si muove su un perno di allineamento di grande diametro e a tenuta stagna. Inoltre, poiché questo dispositivo viene normalmente utilizzato in un forno ad alta temperatura, la base del dispositivo contiene un foro filettato (appena visibile) per il fissaggio a una colonna di supporto e un perno filettato in cima per il fissaggio.

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Fig. 3: Nichel Superlega Iosipescu Apparecchio per prove di taglio per uso fino a 1500°F (815°C)

Fonti di informazioni aggiuntive:

1) Standard ASTM D5379-12, "Metodo di prova standard per le proprietà di taglio dei materiali compositi con il metodo della trave dentellata a V", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (pubblicato per la prima volta nel maggio 1993).

2) N. Iosipescu, "New Accurate Procedure for Single Shear Testing of Metals," Giornale dei materiali, Vol. 2, No. 3, Settembre 1967, pp. 537-566.

3) D.E. Walrath e D.F. Adams, "The Iosipescu Shear Test as Applied to Composite Materials,"Meccanica sperimentale, Vol. 23, No. 1, Marzo 1983, pp. 105-110.

4) D.F. Adams e D.E. Walrath, "Current Status of the Iosipescu Shear Test Method," Giornale dei materiali compositi, Vol. 21, giugno 1987, pp. 484-505.

5) D.F. Adams e D.E. Walrath, "Further Development of the Iosipescu Shear Test Method,"Meccanica sperimentale, Vol. 27, No. 2, Giugno 1987, pp. 113-119.

6) D.F. Adams, "The Iosipescu Shear Test Method as Used for Testing Polymers and Composite Materials," Compositi polimerici, Vol. 11, No. 5, Ottobre 1990, pp. 286-290.

7) D.F. Adams e E.Q. Lewis, "Analisi sperimentale della deformazione del provino di taglio di Iosipescu". Meccanica sperimentale, Vol. 35, No. 4, Dicembre 1995, pp. 352-360.