Ball indenter utilizing FEA solutions for property evaluation

   
   

An automated indentation system based on finite element solutions or performing a non-destructive compression test by loading a compressive indentation load (P) and calculating a elastic modulus (E) and a yield strength (.sigma..sub.0), and a hardening exponent (n) from measured indentation depth (h.sub.t) and indentation load (P), and unloading slope (S). The system comprises a stepmotor control system (1), a measurement instrumentation (2) having a load cell (15), laser displacement sensor (17) for measuring the indentation depth and ball indenter (18), a data acquisition system (3) having an signal amplifier for amplifying and filtering signals from the load cell (15) and laser displacement sensor (17), and a control box (4) pre-stored computer programming algorisms for adjusting and controlling the moving speed and direction of stepmotor (12). The control box (4) enables storing and retrieving the signals of measured data and material properties, and plotting the graphs of load-depth curve and stress-strain curves based on the signal data. The procedure of computer programming algorithm is as follows: First, the Young's modulus E is computed from Eq. (29) by using slope S and initially guessed values of n and .epsilon..sub.0. Then, c.sup.2, .epsilon..sub.p and .sigma. are calculated as many as the number of load and depth data. From these, the values of n, K, .sigma..sub.0 and .epsilon..sub.0 are calculated from stress-strain relation. And then updated E, d, c.sup.2, .epsilon..sub.p, .sigma., n, K, .sigma..sub.0 and .epsilon..sub.0 are repeatedly calculated until the updated .epsilon..sub.0 and n are converged within the tolerance.

Un sistema automatizzato della rientranza basato sulle soluzioni limitate dell'elemento o sull'effettuazione della prova di compressibilità non distruttiva caricando un carico compressivo della rientranza (p) e calcolando un modulo elastico (E) e una resistenza del rendimento (sigma..sub.0) e un esponente d'indurimento (n) dalla profondità misurata della rientranza (h.sub.t) e dal carico della rientranza (p) e dallo scarico del pendio (s). Il sistema contiene un sistema di controllo di stepmotor (1), una strumentazione di misura (2) che hanno una cellula di carico (15), il sensore di spostamento del laser (17) per la misurazione del penetratore di profondità e della sfera della rientranza (18), un sistema di aquisizione di dati (3) che hanno un amplificatore del segnale per i segnali d'amplificazione e di filtrazione dalla cellula di carico (15) e dal sensore di spostamento del laser (17) ed i algorisms di programmazione del calcolatore depositati (4) della cassetta di controllo per la registrazione ed il controllo della velocità commovente ed il senso lo stepmotor (12). La cassetta di controllo (4) permette immagazzinare ed il richiamo dei segnali delle proprietà misurate del materiale e di dati ed il tracciato dei grafici delle curve della curva e di sforzo-tensione di carico-profondità basate sui dati del segnale. La procedura della procedura di programmazione del calcolatore è come segue: In primo luogo, il modulo di Young E è computato da Eq. (29) usando pendio S ed i valori inizialmente indovinati di n e di epsilon..sub.0. Allora, c.sup.2, il epsilon..sub.p ed il sigma. sono altretanti calcolati come il numero di dati di profondità e del carico. Da questi, i valori di n, K, il sigma..sub.0 ed il epsilon..sub.0 sono calcolati da rapporto di sforzo-tensione. E la E, la d, c.sup.2, il epsilon..sub.p, il sigma., il N, K, il sigma..sub.0 ed il epsilon..sub.0 allora aggiornati sono calcolati ripetutamente fino a convergere il epsilon..sub.0 e la n aggiornati all'interno della tolleranza.

 
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