“Meso è il nuovo nano”.- Prof.Peter Hosemann, UC Berkeley
µTS– Meso Scala sotto il telaio di carico universale del microscopio
Sistema di carico universale su scala intermediale sotto il microscopio
Stati UnitiμTS di Psylotech è un unico traScala tra la testa di nanocompressione e il sistema di carico universale macroMicro universale sistema di prova dei materiali che può passareCombinazione di software per immagini digitali (DIC) e microscopioMisurazione senza contatto per ottenereDati locali sul campo di stress.
Il µTS di Psylotech è un sistema di prova universale in miniatura di materiali capace in modo unico su scale di lunghezza tra nano-indenters e telaio di carico universale macro. La misurazione della deformazione locale senza contatto su queste cosiddette scale di lunghezza meso proviene dalla correlazione dell'immagine digitale (DIC) e dalla microscopia.
Descrizione Tecnologica
Le μTS offrono un'adattabilità unica a lunghezza, velocità e forza su diverse scale:
•Lunghezza: limitando il movimento fuori dal piano, il µTS consente una correlazione efficace dell'immagine digitale ad alta ingrandimento, nonostante le limitazioni della profondità di campo nei microscopi ottici.
•Velocità: l'attuatore a vite a sfera a azionamento diretto consente velocità che coprono 9 ordini di grandezza. L'alta velocità consente un efficace controllo del carico, studi dipendenti dalla velocità e test di creep o stress relaxation.
•Forza: la tecnologia proprietaria dei sensori ad alta risoluzione fornisce una risoluzione 100 volte superiore rispetto alle alternative a manometro di tensione.
Scarica e visualizza subito la pagina colore del prodotto µTS ScaricaBrochure µTS(2018.09.06 aggiornato).
Accessori Grips
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Come sistema di prova universale, μTS è dotato di interfacce a slot T per diversi tipi di fissaggio. La geometria dell'interfaccia triangolare/piano garantisce un allineamento rotativo preciso. I fissaggi standard disponibili includono la modalità Arcan in tensione, compressione, piegatura delle travi e miscela. È inoltre possibile progettare attacchi su misura in base alle vostre esigenze specifiche. Come sistema di prova universale, il µTS implementa un'interfaccia a slot T per diversi tipi di impugnature. La geometria dell'interfaccia triangolare/piatta garantisce un allineamento rotazionale accurato. Le impugnature standard disponibili includono tensione, compressione, piegatura del fascio e modalità mista Arcan. Chiedeci come le impugnature personalizzate possono essere progettate per le tue esigenze specifiche. |
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Tensione intorno Il fissamento del pezzo sulla sua superficie superiore e inferiore può portare a movimenti laterali durante il carico. Il dispositivo di tensione circostante mantiene il campione sulla superficie verticale al piano di osservazione e mantiene efficacemente il campione all'interno del piano. Un altro vantaggio è che i campioni possono essere installati molto rapidamente in un attacco surround. Serrare un esemplare sulle sue superfici superiori e inferiori può portare a movimenti fuori piano durante il carico. Le maniglie a tensione avvolgenti tengono il campione su superfici perpendicolari al piano di osservazione e sono state efficaci nel mantenere il campione in piano. Come vantaggio aggiuntivo, i campioni possono essere montati molto rapidamente nell'avvolgimento intorno alle impugnature. |
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Tensione pinze Alcuni materiali, come film o compositi in fibra tagliata, non sono favorevoli alla geometria dell'impugnatura avvolgente. In questi casi possono essere utilizzate le impugnature di serratura. Una regolazione della vite a micrometro verticale può compensare le cause del movimento del piano. Inoltre, una singola vite di serratura elimina la coppia di serratura asimmetrica. |
| Arcano La geometria della presa Arcan consente il carico in modalità mista da un telaio di carico uniassiale. La rotazione delle impugnature controlla il rapporto tra il taglio puro e la deformazione assiale pura. Questa tecnica sfrutta appieno la misurazione locale della deformazione attraverso la correlazione digitale delle immagini. |
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Compressione Le piastre di compressione implementano uno scaffale leggermente mollato per tenere il campione prima che il carico sia applicato. Sotto carico, la molla leggera si deforma facilmente mentre il campione si espande |
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piegatura del fascio Sono disponibili impianti di piegatura a tre e quattro punti. Tutti tranne un punto di contatto è su un rullo in acciaio indurito. Il punto di contatto fisso impedisce la traduzione, che può fornire false letture di conformità quando si utilizza la conformità per monitorare la crescita delle crepe. Sia gli impianti a 3 che a 4 punti implementano lo stesso scaffale leggermente mollato come le piastre di compressione. |
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Configurazione opzionale
La modularità del µTS è flessibile quanto potente. Di seguito sono riportate alcune delle opzioni facilmente configurabili.
Cellula di carico a bassa forzaLa versione 100N della cella di carico da 1,6 kN fornisce una risoluzione di forza più precisa. Chiedeci la risoluzione della forza fino a 100 nano Newton.
Aumento della velocitàUna vite a sfera a passo più alto, una pila di motori aumentata o una tensione di ingresso più alta possono produrre velocità fino a 250 mm/sec, rispetto agli 80 mm/sec del sistema stock.
Stoke estesoLa corsa dello strumento stock di 40 mm può essere estesa sostanzialmente, a seconda della necessità sperimentale.
Camera AmbientaleLe temperature tra -100C e 200C possono essere controllate tramite la camera ambientale opzionale. Sono disponibili anche temperature più elevate. Le basse temperature richiedono azoto liquido.
SEMIl µTS può essere indurito al vuoto per l'uso nei microscopi elettronici a scansione. Si prega di notare che il tempo di rasterizzazione nonché la deriva spaziale e temporale complicano il DIC con le immagini SEM. La microscopia ottica non presenta queste limitazioni.
Centramento X-stageUna fase di posizionamento secondaria mantiene qualsiasi esemplare all'interno del campo visivo del microscopio, indipendentemente dalla quantità di deformazione.
Senso di spostamento campionator: Come misura di risparmio sui costi, l'encoder rotativo e il passo della vite a sfera possono essere utilizzati per inferire spostamenti al posto del sensore di spostamento locale ad alta risoluzione.
Posizionamento sub-10nmCon un encoder rotativo a 22 bit montato sul motore, una vite a sfera a passo di 1 mm fornisce ~ 238 picometri di risoluzione lineare. Il rumore del sensore e il jitter di sintonia portano l'errore a circuito chiuso a meno di 10nm linearmente.
Pacchetto completo chiavi in manoPsylotech può fornire un pacchetto DIC completo, tra cui un microscopio Olympus BXFM montato a braccio, software Vic2D Correlated Solutions, una tavola di isolamento delle vibrazioni e una fotocamera USB3.0 da 4 MP.
Microscopio Raman confocaleIl µTS di Psylotech è stato integrato in un microscopio Raman confocale Witec. Il software di controllo Psylotest controlla la fase del microscopio per il centramento del campione.
Attuatore di tensione-torsioneUn motore aggiuntivo è aggiunto al lato fisso del telaio di carico oltre a una cella di carico forza-coppia per facilitare il carico assiale e a torsione.
Caratteristiche Uniche Differenziazione
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Il µTS offre un sofisticato controllo del movimento e un alto grado di precisione. È uno strumento versatile che consente una vasta varietà di tecniche sperimentali. Progettato per i sperimentalisti, l'attenzione ai dettagli include: |
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Dimensioni in mm
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Vite a sfera Il µTS incorpora una vite a sfera di azionamento diretto, piuttosto che semplici vite a piombo azionate attraverso un cambio. Il risultato è meno attrito, migliorato controllo del movimento e meno manutenzione. Inoltre, gli attuatori a vite a piombo sono tipicamente limitati a una ristretta gamma di velocità. |
Software di controllo Psylotest Il software di controllo µTS è scritto in LabVIEW. Dispone di filtro digitale specifico per il segmento di prova e attivazione integrata della fotocamera, semplificando i dati e il coordinamento dell'immagine DIC. Gli utenti avanzati hanno la possibilità di modificare il programma per integrare sistemi esterni. |
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Velocità I sistemi a vite a piombo alternativi sono tipicamente limitati a una ristretta gamma di velocità. La vite a sfera a azionamento diretto copre 9 ordini di grandezza di velocità. Può muoversi velocemente come un telaio di carico servo idraulico di dimensioni macro o lentamente come l'erba che cresce in una calda giornata estiva. L'alta velocità consente la versatilità per più tipi di test, tra cui: Studi dipendenti dal tasso Test di carico a passi, come creep o stress relaxation Controllo del carico efficace -Faticaggio |
fase di centramento Grandi deformazioni possono causare una specifica area di interesse per uscire dal campo visivo del microscopio durante un esperimento. Le viti opposte a sinistra/destra possono mitigare questo problema, ma una tale configurazione esacerba il problema di centramento per i campioni di piegatura dei travi. Inoltre, cosa succede quando l'area di interesse non è al centro del campione? Il µTS può essere configurato con una fase di centramento. L'attuatore di questo stadio secondario è legato all'attuatore principale del sistema in modo che possa essere raggiunto qualsiasi rapporto di movimento. Il movimento relativo della testa trasversale non è legato al 50/50, e anche i campioni di piegatura del fascio possono essere mantenuti all'interno del campo visivo. |
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Movimento fuori piano Nel µTS, la testa trasversale fissa, l'adattatore di presa a slot T e la cella di carico sono integrati in una singola parte tagliata da un blocco solido di 17-4. Questa integrazione contribuisce alla cattura di immagini in situ di qualità con un alto ingrandimento al microscopio. L'eliminazione della tolleranza impilamento controlla il movimento fuori piano. L'integrazione semplifica anche notevolmente la procedura di allineamento del sistema. Per controllare ulteriormente il movimento fuori piano, doppie guide lineari sono posizionate simmetricamente nel piano di carico. Eventuali momenti da effetti di attrito sono equilibrati e non contribuiscono al tono o al guineamento. Progetti precedenti posizionato guide lineari sotto il piano di carico, causando problemi di messa a fuoco sotto l'alto ingrandimento del microscopio. |
Cellula di carico Il µTS sfrutta la tecnologia proprietaria Psylotech con una sensibilità di 400 mV/V rispetto a 2 mV/V da alternative strain gauge tipicamente presenti nei telaio di carico universali. L'aumento della sensibilità significa una risoluzione circa 100 volte superiore, consentendo esperimenti su scala di forza multipla. Ad esempio, la cella di carico stock di 1,6 kN può essere utilizzata in prove in cui normalmente si utilizzerebbe una cella di carico di 16 N. Gli utenti avanzati potrebbero sfruttare questa alta sensibilità per consentire nuovi esperimenti, come la lunghezza delle crepe dalla conformità o la sostituzione dei sensori acustici nei test compositi. |
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Sensore di spostamento Il µTS monitora lo spostamento sull'asse con il campione. I sistemi alternativi implementano misurazioni fuori asse, in modo che il piccolo passo o lo sgabello inevitabile negli esperimenti del mondo reale si manifestino come false letture di spostamento. In alcuni casi, la posizione rotativa e il passo vengono utilizzati anche per inferire lo spostamento. Con il sensore di spostamento su asse ad alta risoluzione, Psylotech ha raggiunto un controllo di posizione a circuito chiuso superiore a 5 nm sulla base del feedback del sensore di spostamento a testa trasversale. Tale controllo è possibile da un attuatore a vite a sfera a grande corsa, poiché il sensore di feedback misura lo spostamento a valle della vite nel treno di carico. |
Video di dimostrazione
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MehdiShishehbor, HyeyoungSon, MdNuruddin, Jeffrey P.Youngblood, ChelseaDavis, Pablo D.Zavattieri,Influenza delle caratteristiche di allineamento e microstruttura sulle proprietà meccaniche e sui meccanismi di guasto dei film di nanocristalli di cellulosa (CNC).
2020
Università di Waterloo
Dibakar Mondal, Thomas L. Willett,L'estrusione aumenta le proprietà meccaniche dei biomateriali nanocompositi stampabili in 3D.
Università Clemson
Shabanisamghabady, Mitra,Dislocazione scivolamento e deformazione gemellaggio in faccia centrato cubico basso impilamento guasto energia leghe ad alta entropia (2020). Tutte le tesi. 2756.
Università di Purdue
Mitchell L. Rencheck, Andrew J. Weiss, Sami M. El Awad Azrak, Endrina S. Forti, MD Nuruddin,
Jeffrey P. Youngblood e Chelsea S. Davis
Materiali polimerici applicati ACS (ACS Appl. Polym. Mater. 2020, 2, 578−584),Determinazione del modulo del film di nanocellulosa tramite meccaniche di piegatura
Università dello Utah, Dipartimento di Ingegneria Meccanica
Mirmohammad, H., Gunn, T. & Kingstedt, O.T.- Tecniche sperimentali, 2020.Misura della deformazione a campo completo in situ alla scala di sub-grano utilizzando il metodo di griglia del microscopio a elettroni di scansione.
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2019
Laboratorio Nazionale Argonne
X Zhang, M Li, JS Park, P Kenesei, JD Almer,Studio in situ a raggi X ad alta energia dei meccanismi di deformazione in acciaio inossidabile 316 fabbricato additivamente.
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2018
Lawrence Berkeley National Lab / Università della California - Berkeley
Raja, S. N., Ye, X., Jones, M. R., Lin, L., Govindjee, S., & Ritchie, R. O. (2018).Meccanismi microscopici di trasferimento di deformazione in sensori di deformazione di nanoparticelle ramificate ad alta gamma dinamica.Comunicazioni naturali, 9(1), 1155.
Università Clemson
Adams, D. & Turner, C. J. (2018).Un metodo di taglio implicito per i processi di produzione additiva. Prototipizzazione virtuale e fisica, 13(1), 2-7.
Laboratorio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti
Cline, J., Wu, V., & Moy, P. (2018).Valutazione delle proprietà di trazione per singole fibre (n. ARL-TR-8299).Laboratorio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti Aberdeen Proving Ground.
2017
Università della California - Berkeley
Gu, X. W., Ye, X., Koshy, D. M., Vachhani, S., Hosemann, P., & Alivisatos, A. P. (2017).Tolleranza al disordine strutturale e al comportamento meccanico sintonizzabile in superreti auto-assemblate di nanocristalli innestati dal polimeroProcedimenti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, 201618508.
Università Clemson
Sane, H. (2017). Un'indagine olistica e l'attuazione del solido cellulare origami fluido per il morphing e l'attuazione.
Baikerikar, P. J., & Turner, C. J. (2017, agosto).Confronto di simulazioni FEA come costruite e risultati sperimentali per geometrie di osso di cane fabbricate in modo additivoIn ASME 2017 International Design Engineering Technical Conferences e Computer and Information in Engineering Conference. Società Americana di Ingegneri Meccanici.
Laboratorio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti
Roenbeck, M. R., Sandoz-Rosado, E. J., Cline, J., Wu, V., Moy, P., Afshari, M., Reichert, D., Lustig, S.R., & Strawhecker, K. E. (2017).Analizzare le strutture interne delle fibre Kevlar® e il loro impatto sulle prestazioni meccaniche. Polimero, 128, 200-210.
Cole, D. P., Henry, T. C., Gardea, F., & Haynes, R. A. (2017).Comportamento meccanico interfasico del polimero rinforzato con fibra di carbonio esposto a carichi ciclici. Scienza e tecnologia dei compositi, 151, 202-210.
Università dello Stato dell'Iowa, Ames Laboratory
Tian, L., Russell, A., Riedemann, T., Mueller, S., & Anderson, I. (2017).Un composito Al-matrice/Ca-nanofilamentary lavorato alla deformazione con bassa densità, alta resistenza e alta conduttivitàScienza e ingegneria dei materiali: A, 690, 348-354.
Czahor, C. F., Anderson, I. E., Riedemann, T. M., & Russell, A. M. (2017, luglio).Conduttori compositi nanofilamentari Al/Ca lavorati alla deformazione per applicazioni HVDC.In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 219, n. 1, p. 012014). IOP Publishing.
Università del New Hampshire
Knysh, P., chup; korkolis, Y. P. (2017). Identificazione della risposta di indurimento post-collo dei metalli dipendenti dalla velocità e dalla temperatura.Journal Internazionale di Solidi e Strutture, 115, 149-160.
2016
Università del New Hampshire
Zhai, J., Luo, T., Gao, X., Graham, SM, Baral, M., Korkolis, YP, & Knudsen, E. (2016).Modellazione del processo di danno duttile in titanio commercialemente puro.Journal Internazionale di Solidi e Strutture, 91, 26-45.
Ripley, P. W., & Korkolis, Y. P. (2016).Apparato di deformazione multiassiale per la prova di microtubi sotto forza assiale e pressione interna combinateMeccanica sperimentale, 56(2), 273-286.
Descrizione della configurazione
Fai clic sull'immagine sopra per accedere alle istruzioni di configurazionePer configurazioni tipiche, fare clic sull'immagine sopra.
Tecnologia di traccia About
Le tecnologie di controllo del movimento di base per il µTS sono state sviluppate in un laboratorio di ricerca dell'esercito WMRD SBIR. La collaborazione con il Prof. Ioannis Chasiotis dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign è stata fondamentale per questo sforzo. L’obiettivo era quello di applicare le lezioni apprese dal gruppo Chasiotis, rendendole commerciali e più user-friendly. Nel processo, Psylotech ha aggiunto le sue tecnologie di sensori ad alta risoluzione e ha sviluppato un attuatore a vite a sfera di posizionamento su scala quasi nano per creare il µTS.
Nella fretta di comprendere la scala nano, sei ordini di grandezza nella scala di lunghezza sono stati obscurati. Il µTS sfrutta la correlazione dell'immagine digitale per la misurazione della deformazione locale su queste scale di lunghezza "meso" tra 10 mm e 5 nm.