Apparecchio per la prova di taglio della guida con intaglio a V (ASTM D7078)

Modello n. WTF-NR (acciaio inossidabile)

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Fig. 1: Dispositivo per la prova di taglio della rotaia con intaglio a V con un provino standard con intaglio a V (in alto al centro).

Il provino standard ASTM D7078 con intaglio a V per il taglio delle rotaie è lungo 3,0 pollici (lo stesso del provino standard Iosipescu), ma largo 2,20 pollici (contro 0,75 pollici per il provino standard ASTM D5379 Iosipescu), con una sezione di calibro molto più ampia tra le tacche (1,20 pollici di larghezza contro 0,45 pollici). Il rapporto profondità-larghezza dell'intaglio del provino, pari a 0,227, è simile al rapporto di 0,200 del provino Iosipescu standard, preservando così la geometria della sezione di calibro.

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Fig. 2: Dispositivo per la prova di taglio della rotaia con intaglio a V (ASTM D7078).

Una lunghezza di 1,0 pollici lungo ciascuna estremità del provino è afferrata dal dispositivo di prova. In altre parole, il provino viene afferrato fino alle tacche, con una regione del provino non afferrata di 1,0 pollici esposta tra le tacche. Il dispositivo viene fornito con fori filettati in ciascuna metà del dispositivo per il collegamento alla macchina di prova. Gli adattatori opzionali, come il perno standard da 1,25 pollici di diametro con foro per il perno trasversale da 0,50 pollici di diametro (Instron Type Dm) illustrato nella Fig. 1-3, può essere fornito per l'accoppiamento con la macchina di prova del cliente.

In entrambe le figure 1 e 2, nel gruppo impugnatura inferiore a sinistra è visibile un'apertura che consente di installare il provino senza doverlo rimuovere dalla macchina di prova, cosa talvolta auspicabile, ad esempio quando si eseguono prove a temperature elevate o criogeniche. Questo taglio consente l'installazione del provino senza dover rimuovere l'attrezzatura dalla macchina di prova, cosa che a volte è auspicabile, ad esempio, quando si eseguono prove a temperatura elevata o criogeniche.

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Fig. 3: Dispositivo assemblato per la prova di taglio della rotaia con intaglio a V.

Ogni apparecchio è corredato da una coppia di distanziatori per l'installazione del provino (dime), illustrati nella Fig. 4. Queste dime sono anche indicate all'estrema sinistra nella Fig. 1. Queste dime sono mostrate anche all'estrema sinistra nella Fig. 1. Queste dime di installazione servono a centrare le tacche dei provini tra le guide durante l'installazione e si sono rivelate molto utili per gli utilizzatori di questa attrezzatura di prova. Una volta completata l'installazione del provino, le dime di installazione vengono rimosse.

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Fig. 4: Uso dei distanziatori di installazione (dime) utilizzati per centrare il provino.

È possibile progettare e fabbricare anche dispositivi di taglio per rotaie con intaglio a V con configurazione speciale. La Fig. 5 mostra un dispositivo appositamente progettato, regolabile per la larghezza della sezione di calibro. È possibile fabbricare anche dispositivi non regolabili per larghezze di sezione non standard (fisse).

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Fig. 5: Apparecchio speciale per prove di larghezza della sezione grigia regolabile per prove su provini di larghezza della sezione grigia variabile (aumentata).

L'attrezzatura per prove di taglio su rotaia con intaglio a V a caricamento combinato, illustrata nella Fig. 6, è stata realizzata lavorando l'altezza della cavità del provino in modo che fosse uguale alla larghezza del provino (2,20 pollici). Anche la profondità della cavità in ciascuna metà del dispositivo è aumentata a 2,0 pollici e la lunghezza del provino con intaglio a V è aumentata da 3,0 pollici a 5,0 pollici. Quando il provino viene caricato e tenta di scivolare e quindi di ruotare nel dispositivo, i bordi del provino vengono caricati, proprio come nel caso del provino standard ASTM D5379 per la prova di taglio Iosipescu. In altre parole, si ottiene un carico combinato sui bordi e sulle facce del provino, ovvero il Combined Loading Shear (CLS). Si noti inoltre che il corpo del dispositivo è molto più pesante e che vengono utilizzate quattro viti di diametro maggiore su ciascun lato rispetto alle tre viti del dispositivo standard. Lo svantaggio di questa struttura è che la larghezza del provino deve essere lavorata con precisione in modo da garantire un accoppiamento stretto tra il provino e l'apertura della struttura.

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Fig. 6: Apparecchio per prove di taglio a carico combinato (CLS) (a sinistra) mostrato con l'apparecchio standard per prove di taglio su rotaia con intaglio a V (a destra).

In alternativa, è stata sviluppata un'attrezzatura di prova a taglio per rotaie dentate a V con carico combinato regolabile. Questa attrezzatura è mostrata in confronto all'attrezzatura standard per la prova di taglio con rotaia dentellata a V nella Fig. 7. Si noti che la profondità della cavità in cui viene afferrato il provino è stata aumentata da 1 pollice a 2 pollici nell'attrezzatura per prove di taglio a carico combinato (a sinistra) per fornire una maggiore superficie e distanza dai bordi per il carico del provino. Mentre il provino standard per il taglio della rotaia con intaglio a V è di 3,5 x 2,2 pollici, come illustrato nella Fig. 5, il provino per il carico combinato è di 5 x 2,2 pollici, ma le dimensioni e la forma della sezione centrale del provino con intaglio sono le stesse per le due configurazioni di prova.

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Fig. 7: Apparecchio per prove di taglio con carico combinato (CLS) regolabile (a sinistra) mostrato con l'apparecchio standard per prove di taglio della guida con intaglio a V (a destra).

L'attrezzatura regolabile per la prova di taglio a carico combinato è mostrata parzialmente smontata in Fig. 8. Una piastra piatta entra in contatto con il bordo del provino ed è mantenuta contro il provino da una vite. Questa vite può essere utilizzata per regolare la larghezza del provino o per applicare un precarico ai bordi del provino.

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Fig.8: Dispositivi di prova a taglio di carico combinato (CLS) regolabili con una metà mostrata smontata a sinistra.

Fonti di informazioni aggiuntive:

1) Standard ASTM D7078-05 (2005), "Metodo di prova standard per le proprietà di taglio dei materiali compositi con il metodo di taglio della guida dentellata a V", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (pubblicato per la prima volta nell'aprile 2005).

2) Adams, D. O., Moriarty, J. M., Gallegos, A. M., e Adams, D. F., "Development and Evaluation of the V-Notched Rail Shear Test for Composite Laminates", Federal Aviation Administration Report DOT/FAA/AR-03/63, FAA Office of Aviation Research, Washington, D.C., settembre 2003.

3) Hussain, A. K. e Adams, D. F., "An Analytical and Experimental Evaluation of the Two-Rail Shear Test for Composite Materials", University of Wyoming Composite Materials Research Group Report UW-CMRG-R-98-105, febbraio 1998.

4) Adams, D. O., Moriarty, J. M., Gallegos, A. M., e Adams, D. F., "The V-Notched Rail Shear Test," Giornale dei materiali compositi, Vol. 41, No. 3, Febbraio 2007, pp. 281-297.

5) Adams, D.O., Gallegos, A.M, Moriarty, J.M., e Adams, D.F., "A V-Notched Rail Shear Test for Composite Laminates," Proceedings of the 2002 SEM Annual Conference, Milwaukee, WI, June 2002.

6) Adams, D.O., Moriarty, J.M., Gallegos, A.M., e Adams, D.F., "Development and Evaluation of a V-Notched "Rail Shear Test," Proceedings of the 2002 SAMPE Technical Conference, Baltimora, MD, November 2002.

7) Hussain, A.K., e Adams, D.F., "The Wyoming-Modified Two-Rail Shear Test Fixture for Composite Materials," Giornale della tecnologia e della ricerca sui materiali compositi, Vol. 21, No. 4, Ottobre 1999, pp. 215-223.

8) Hussain, A.K., e Adams, D.F., "Valutazione sperimentale del Wyoming-Modified Two-Rail Shear Test Method per materiali compositi," Meccanica sperimentale, Vol. 44, No. 4, Agosto 2004, pp. 354-364.

9) Hussain, A.K., e Adams, D.F., "Analytical Evaluation of the Two-Rail Shear Test Method for Composite Materials," Scienza e tecnologia dei compositi, Vol. 64, 2004, pp. 221-238.