Meso to nowe nano.- Prof. Peter Hosemann, UC Berkeley
µTS– Skala Meso pod mikroskopem Uniwersalna ramka obciążenia
Uniwersalny system ładowania pod mikroskopem
Stanów ZjednoczonychμTS firmy Psylotech jest wyjątkowym pośrednikiemSkala pomiędzy nanogłowicami i makro uniwersalnym systemem ładowaniaMikro uniwersalny system testowania materiałów, który może przejśćPołączenie oprogramowania związanego z obrazem cyfrowym (DIC) i mikroskopemBezkontaktowe pomiary do uzyskaniaDane o lokalnych polach zmiennych.
Psylotech's µTS to miniaturowy uniwersalny system testowy materiału wyjątkowo zdolny na skalach długości między nano-indenterami a makro uniwersalnymi ramkami obciążeń. Bezkontaktowe, lokalne pomiary naprężenia na tych tzw. skalach długości mezo pochodzą z korelacji obrazu cyfrowego (DIC) i mikroskopii.
Opis techniczny Technology
μTS ma wyjątkową adaptacyjność do długości, prędkości i siły w różnych skalach:
•Długość: ograniczając ruch poza płaszczyzną, µTS umożliwia efektywną korelację obrazu cyfrowego o wysokim powiększeniu, pomimo ograniczeń głębokości pola w mikroskopach optycznych.
•Prędkość: Napęd bezpośredni siłownik śrubowy kulowy umożliwia prędkości obejmujące 9 porządków wielkości. Wysoka prędkość umożliwia skuteczną kontrolę obciążenia, badania zależne od prędkości oraz testy relaksacyjne lub stresowe.
•Siła: Patentowana technologia czujników o ultra wysokiej rozdzielczości zapewnia 100 razy wyższą rozdzielczość w porównaniu z alternatywami do pomiaru naprężenia.
Pobierz teraz i zobacz kolorową stronę produktu µTS PobierzBroszura µTS(aktualizacja 06.09.2018).
uchwyty Grips
|
Jako uniwersalny system testowy, μTS jest wyposażony w interfejsy T-slot dla różnych typów sprzętu. Geometria interfejsu trójkątnego/płaskiego zapewnia dokładne wyrównanie obrotowe. Dostępne standardowe uchwyty obejmują tryby rozciągania, kompresji, zginania belki i mieszania Arcan. Można również zaprojektować sprzęt dostosowany do Twoich konkretnych potrzeb. Jako uniwersalny system testowy, µTS implementuje interfejs T-slot dla różnych rodzajów uchwytów. Geometria trójkąta/płaskiego interfejsu zapewnia dokładne wyrównanie obrotowe. Dostępne standardowe uchwyty obejmują napięcie, kompresję, zginanie belki i Arcan w trybie mieszanym. Zapytaj nas, jak można zaprojektować niestandardowe uchwyty pod kątem Twoich konkretnych potrzeb. |
|
Rozciąganie wokół Zamknięcie części próbnej na jej górnej i dolnej powierzchni może prowadzić do ruchu bocznego podczas załadowania. Okoliczny sprzęt rozciągający utrzymuje próbkę na powierzchni pionowej do płaszczyzny obserwacyjnej i skutecznie utrzymuje próbkę w płaszczyznie. Kolejną zaletą jest to, że próbka może być bardzo szybko zamontowana w przyrządzeniu otoczeniowym. Uciepanie próbki na jej górnej i dolnej powierzchni może prowadzić do wyjścia z ruchu płaszczyzny podczas załadowania. Obowięcie wokół uchwytów napięciowych utrzymuje próbkę na powierzchniach prostopadnych do płaszczyzny obserwacyjnej i było skuteczne w utrzymaniu próbki w płaszczyznie. Jako dodatkową korzyść, próbki mogą być bardzo szybko zamontowane w opakowaniu wokół uchwytów. |
|
Rozciąganie klamp Niektóre materiały, takie jak folia lub kompozyty z ciętych włókien, nie sprzyjają geometrii uchwytu. W takich przypadkach można zastosować uchwyty mocujące. Pionowa regulacja śruby mikrometru może kompensować przyczyny poza ruchem płaszczyzny. Ponadto jedna śruba mocująca eliminuje asymetryczny moment mocujący. |
| Arkan Geometria uchwytu Arcan umożliwia ładowanie w trybie mieszanym z ramy ładunkowej jednoosiowej. Obracanie uchwytów kontroluje stosunek czystego ścierania do czystego napięcia osi. Ta technika w pełni wykorzystuje lokalne pomiary naprężenia za pomocą cyfrowej korelacji obrazu. |
|
Kompresja Płyty kompresyjne implementują lekko sprężoną półkę, aby utrzymać próbkę przed nałożeniem obciążenia. Pod obciążeniem lekka sprężyna łatwo się odkształca w miarę rozszerzenia się próbki |
|
|
Zgięcie belki Dostępne są trzypunktowe i czteropunktowe urządzenia do gięcia. Wszystkie oprócz jednego punktu kontaktowego znajdują się na walce ze stali hartowanej. Stały punkt kontaktowy zapobiega tłumaczeniu, co może dać fałszywe odczyty zgodności podczas używania zgodności do monitorowania wzrostu pęknięć. Zarówno uchwyty 3- jak i 4-punktowe realizują tę samą lekko sprężoną półkę jak płyty kompresyjne. |
|
Opcjonalna konfiguracja Optional
Modularność µTS jest tak elastyczna, jak i potężna. Poniżej znajdują się kilka łatwo skonfigurowanych opcji.
Komórka obciążenia niskiej siłyWersja 100N komórki obciążeniowej 1,6 kN zapewnia delikatniejszą rozdzielczość siły. Zapytaj nas o rozdzielczość siły do 100 nano Newtonów.
Zwiększona prędkośćWiększa śruba kulowa, zwiększony stos silnika lub wyższe napięcie wejściowe mogą wytwarzać prędkości do 250 mm / s, w porównaniu z 80 mm / s systemu zapasowego.
Rozszerzony StokeW zależności od potrzeby eksperymentalnej można znacznie przedłużyć skok instrumentu 40 mm.
Izba ŚrodowiskaTemperatury między -100C a 200C można kontrolować za pomocą opcjonalnej komory środowiskowej. Dostępne są również wyższe temperatury. Niskie temperatury wymagają ciekłego azotu.
SEM: µTS może być utwardzony próżniowo do stosowania w mikroskopach elektronowych skanujących. Należy pamiętać, że czas rastrowania, jak również dryf przestrzenny i czasowy skomplikują DIC z obrazami SEM. Mikroskopia optyczna nie ma tych ograniczeń.
Centrowanie X-stagePozycjonowanie wtórne utrzymuje każdą próbkę wewnątrz pola widzenia mikroskopu, niezależnie od wielkości odkształcenia.
Próbkowane przesunięcie Sensor: Jako środek oszczędności kosztów, koder obrotowy i nakład śruby kulowej mogą być używane do wnioskowania przesunięć zamiast wysokiej rozdzielczości lokalnego czujnika przesunięcia.
Pozycjonowanie Sub-10nm: Z 22-bitowym enkoderem obrotowym zamontowanym na silniku, śruba kulowa 1 mm daje ~ 238 pikometrów rozdzielczości liniowej. Hałas czujnika i jitter dostrojenia przynieść błąd zamkniętej pętli do poniżej 10nm liniowo.
Kompletny pakiet pod kluczPsylotech może dostarczyć kompletny pakiet DIC, w tym mikroskop Olympus BXFM, oprogramowanie Correlated Solutions Vic2D, stoł do izolacji wibracji i kamera USB3.0 4 MP.
Mikroskop konfokalny RamanaµTS firmy Psylotech został zintegrowany z mikroskopem konfokalnym Ramana Witec. Oprogramowanie kontrolne Psylotest kontroluje stadium mikroskopu do centrowania próbek.
Napięcie-siłownik skręcającyDodatkowy silnik jest dodawany do stałej strony ramy obciążeniowej oprócz komórki obciążeniowej siły-momentu obrotowego w celu ułatwienia obciążenia osi i skręcia.
Wyjątkowe cechy różnicy
|
|
µTS oferuje wyrafinowaną kontrolę ruchu i wysoki stopień precyzji. Jest to wszechstronny instrument, umożliwiający szeroką gamę technik eksperymentalnych. Zaprojektowane dla eksperymentalistów, uważna uwaga na szczegóły obejmuje: |
|
Wymiary w mm
|
|
|
Śruba kulowa µTS zawiera śrubę kulkową napędową bezpośrednią, zamiast prostych śrub ołowiowych napędzanych przez skrzynię biegów. Rezultatem jest mniejsze tarcie, lepsza kontrola ruchu i mniejsza konserwacja. Ponadto siłowniki śrubowe są zazwyczaj ograniczone do wąskiego zakresu prędkości. |
Oprogramowanie sterowania Psylotest Oprogramowanie do sterowania µTS jest napisane w LabVIEW. Posiada specyficzne dla segmentu testowego filtrowanie cyfrowe i zintegrowane uruchamianie kamery, upraszczające dane i koordynację obrazu DIC. Zaawansowani użytkownicy mają możliwość modyfikacji programu w celu integracji systemów zewnętrznych. |
|
|
Prędkość Alternatywne systemy śrub ołowiowych są zazwyczaj ograniczone do wąskiego zakresu prędkości. Śruba kulkowa napędu bezpośredniego obejmuje 9 porządków wielkości prędkości. Może poruszać się tak szybko jak ramka obciążeniowa serwohydrauliczna o wielkości makro lub tak wolno jak trawa rosnąca w gorący letni dzień. Wysoka prędkość umożliwia wszechstronność do większej liczby rodzajów testów, w tym: Studia zależne od stawki Testy obciążenia krokowe, takie jak rozluźnienie się lub stresowanie - Skuteczna kontrola obciążenia - Zmęczenie |
Centrowanie Etap Duże deformacje mogą spowodować wyjście określonego obszaru zainteresowania z pola widzenia mikroskopu podczas eksperymentu. Przeciwność śrub leworęcznych / praworęcznych może złagodzić ten problem, ale taka konfiguracja pogarsza problem centrowania próbek gięcia belki. Co się dzieje, gdy obszar zainteresowania nie znajduje się w centrum próbki? µTS można skonfigurować z etapem centrowania. Siłownik tego etapu wtórnego jest podłączony do głównego siłownika układu w taki sposób, że można osiągnąć dowolny stosunek ruchu. Właściwy ruch głowy przekrzyżowej nie jest związany z 50/50, a nawet próbki zginania belki mogą być utrzymywane w polu widzenia. |
|
|
Ruch poza płaszczyzną W µTS stała głowica krzyżowa, adapter uchwytu T-slotu i komórka obciążeniowa są zintegrowane w jedną część wyciętą z bloku stałego 17-4. Ta integracja przyczynia się do jakości przechwytywania obrazu in situ pod wysokim powiększeniem mikroskopu. Eliminacja tolerancji kontroluje ruch poza płaszczyzną. Integracja znacznie upraszcza również procedurę dostosowania systemu. Aby dalej kontrolować ruch poza płaszczyzną, podwójne przewodniki liniowe są symetrycznie umieszczone w płaszczyznie ładunkowej. Wszelkie momenty z efektów tarcia są zrównoważone i nie przyczyniają się do wycinania lub wycinania. Poprzednie projekty umieściły przewodniki liniowe poniżej płaszczyzny ładowania, powodując problemy z ostrością pod wysokim powiększeniem mikroskopu. |
Komórka obciążenia µTS wykorzystuje patentowaną technologię Psylotech z czułością 400 mV/V w porównaniu do 2 mV/V z alternatyw naprężeniomierzowych typowo występujących w uniwersalnych ramach obciążeń. Zwiększona wrażliwość oznacza około 100 razy wyższą rozdzielczość, umożliwiając wielokrotne eksperymenty w skali sił. Na przykład komórka obciążeniowa o mocy 1,6 kN może być stosowana w badaniach, w których normalnie używano komórki obciążeniowej o mocy 16 N. Zaawansowani użytkownicy mogliby wykorzystać tę wysoką wrażliwość, aby umożliwić nowe eksperymenty, takie jak długość pęknięć z zgodności lub zastąpienie czujników akustycznych w testach kompozytowych. |
|
|
Czujnik przesunięcia µTS monitoruje przesunięcie na osi z próbką. Systemy alternatywne realizują pomiary poza osią, tak że niewielkie przesunięcie lub układanie nieuniknione w eksperymentach w świecie rzeczywistym pojawiają się jako fałszywe odczyty przesunięcia. W niektórych przypadkach pozycja obrotowa i skok są również używane do wywnioskowania przesunięcia. Dzięki czujnikowi przesunięcia osi o wysokiej rozdzielczości Psylotech osiągnął lepszą niż 5 nm kontrolę pozycji w zamkniętej pętli na podstawie informacji zwrotnych z czujnika przesunięcia głowicy krzyżowej. Takie sterowanie jest możliwe za pomocą dużego suwowego siłownika kulkowo-śrubowego, ponieważ czujnik zwrotny mierzy przesunięcie w dolnym strumieniu śruby w pociągu obciążenia. |
Wideo prezentacyjne Video
Wybrane publikacje Selected Publications
2021
UT Dallas
Runyu Zhang, Huiluo Chen, Sadeq Malakooti, Simon Oman, Bing Wang, Hongbing Lu, Huiyang Luo,Quasi-statyczne i dynamiczne ograniczone zachowanie kompresyjne szklanych koralików przez In-Situ X-Ray Micro-Tomografia komputerowa.
Uniwersytet Purdue
MehdiShishehbor, HyeyoungSon, MdNuruddin, Jeffrey P.Youngblood, ChelseaDavis, Pablo D.Zavattieri,Wpływ cech wyrównania i mikrostruktury na właściwości mechaniczne i mechanizmy awarii folii nanokryształów celulozy (CNC).
2020
Uniwersytet Waterloo
Dibakar Mondal, Thomas L. Willett,Ekstrusja zwiększa właściwości mechaniczne nanomateriałów do druku 3D.
Uniwersytecie Clemson
Shabanisamghabady, Mitra,Dislokacja poślizgu i deformacji Twinning w twarzy Centered sześcienny niskie układanie awarii energii wysokiej entropii stopów (2020). Wszystkie disertacje. 2756.
Uniwersytet Purdue
Mitchell L. Rencheck, Andrew J. Weiss, Sami M. El Awad Azrak, Endrina S. Forti, lekarz Nuruddin,
Jeffrey P. Youngblood i Chelsea S. Davis
Materiały polimerowe stosowane w ACS (ACS Appl. Polym. Mater. 2020, 2, 578−584),Określenie modułu folii nanocellulozy za pośrednictwem podejść mechaniki zgięcia
Uniwersytet Utah, Wydział Inżynierii Mechanicznej
Mirmohammad, H., Gunn, T. & Kingstedt, O.T.- Techniki eksperymentalne, 2020.Pomiar naprężenia pełnego pola in situ w skali podziarna za pomocą metody siatki mikroskopu elektronowego skanowania.
Szkoła Podyplomowa Uniwersytetu Narodowego w Seulu, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej
Tomas Webbe Kerekes- Zwiększenie wrażliwości na mechanoluminescencję SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 + Kompozyt metodą utwardzania ultradźwiękowego.
Uniwersytet Waterloo, Wydział Inżynierii Projektowania Systemów
Dibakar Mondal i Thomas Willett, Właściwości mechaniczne biomateriałów nanokompozytowych ulepszone przez wytłaczanie podczas pisania tuszu bezpośredniego.
Uniwersytet Tennessee Knoxville, Wydział Inżynierii Cywilnej i Środowiska
Mohmad Moshin Thakur i Dayakar Penumadu, Kompresja trójosiowa w piaskach za pomocą FDEM i tomografii komputerowej mikrorentgenowskiej.
2019
Narodowe Laboratorium Argonne
X Zhang, M Li, JS Park, P Kenesei, JD Almer,Wysokoenergetyczne badanie rentgenowskie mechanizmów deformacji w stali nierdzewnej 316 wytwarzanej dodatkowo.
Narodowe Laboratorium Argonne
M Li, X Zhang, JD Almer, JS Park, P Kenesei 2019,Raport końcowy na temat badań dynamiki ziaren w materiałach napromieniowanych promieniowaniem rentgenowskim o wysokiej energii.
2018
Laboratorium Narodowe Lawrence Berkeley / Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley
Raja, S. N., Ye, X., Jones, M. R., Lin, L., Govindjee, S., & Ritchie, R. O. (2018).Mikroskopijne mechanizmy przenoszenia deformacji w czujnikach deformacji nanocząstek rozgałęzionych o wysokim zakresie dynamicznym.Nature Communications, 9(1), 1155.
Uniwersytecie Clemson
Adams, D., & Turner, C. J. (2018).Metoda skrawania dorozumianego dla procesów produkcji dodatkowej. Prototypowanie wirtualne i fizyczne, 13(1), 2-7.
Laboratorium Badawcze Armii Stanów Zjednoczonych
Cline, J., Wu, V., & Moy, P. (2018).Ocena właściwości rozciągających włókien pojedynczych (nr ARL-TR-8299).U.S. Army Research Laboratory Aberdeen Proving Ground Stany Zjednoczone.
2017
Uniwersytet Kalifornijski – Berkeley
Gu, X. W., Ye, X., Koshy, D. M., Vachhani, S., Hosemann, P., & Alivisatos, A. P. (2017).Tolerancja na zaburzenia strukturalne i dostosowane zachowanie mechaniczne w samomontowanych supersiatkach nanokryształów przeszczepionych polimeramiProcedura Narodowej Akademii Nauk, 201618508.
Uniwersytecie Clemson
Sane, H. (2017). Holistic Investigation and Implementation of Fluid Origami Cellular Solid for Morphing and Actuation (Holistic Investigation and Implementation of Fluid Origami Cellular Solid for Morphing and Actuation).
Baikerikar, P. J., & Turner, C. J. (2017, sierpień).Porównanie zbudowanych symulacji FEA i wyników eksperymentalnych dla geometrii kości dogbone wytwarzanych dodatkowoW ASME 2017 Międzynarodowe Konferencje Techniczne Inżynierii Projektowania oraz Konferencja Komputerów i Informacji w Inżynierii. Amerykańskie Towarzystwo Inżynierów Mechanicznych.
Laboratorium Badawcze Armii Stanów Zjednoczonych
Roenbeck, M. R., Sandoz-Rosado, E. J., Cline, J., Wu, V., Moy, P., Afshari, M., Reichert, D., Lustig, S.R., & Strawhecker, K. E. (2017).Badanie wewnętrznych struktur włókien Kevlar® i ich wpływu na wydajność mechaniczną. Polimer, 128, 200-210.
Cole, D. P., Henry, T. C., Gardea, F., & Haynes, R. A. (2017).Międzyfazowe zachowanie mechaniczne polimeru wzmocnionego włóknem węglowym narażonego na obciążenie cykliczne. Kompozyty Nauka i technologia, 151, 202-210.
Uniwersytet Stanowy Iowa, Ames Laboratory
Tian, L., Russell, A., Riedemann, T., Mueller, S., & Anderson, I. (2017).Kompozyt Al-matrix / Ca-nanofilamentary przetworzony deformacją o niskiej gęstości, wysokiej wytrzymałości i wysokiej przewodnościNauka o materiałach i inżynieria: A, 690, 348-354.
Czahor, C. F., Anderson, I. E., Riedemann, T. M., & Russell, A. M. (2017, lipiec).Przewodniki kompozytowe nanofilamentowe Al/Ca przetworzone deformacją do zastosowań HVDC.W serii konferencji IOP: Nauka o materiałach i inżynieria (tom. 219, nr 1, str. 012014). Wydawnictwo IOP.
Uniwersytet Nowego Hampshire
Knysh, P., chup; korkolis, Y. P. (2017). Identyfikacja reakcji utwardzania metali zależnych od szybkości i temperatury.Międzynarodowy Dziennik Solidów i Struktur, 115, 149-160.
2016
Uniwersytet Nowego Hampshire
Zhai, J., Luo, T., Gao, X., Graham, S. M., Baral, M., Korkolis, Y. P., & Knudsen, E. (2016).Modelowanie procesu uszkodzenia ductile w komercyjnie czystym tytanie.Międzynarodowy Journal of Solids and Structures, 91, 26-45.
Ripley, P. W., & Korkolis, Y. P. (2016).Urządzenie wieloosiowe do badania mikrorurek pod połączoną siłą osi i ciśnieniem wewnętrznymMechanika eksperymentalna, 56(2), 273-286.
Opis konfiguracji
Kliknij wyżej, aby przejść do instrukcji konfiguracjiW przypadku typowych konfiguracji kliknij powyższe zdjęcie.
Pochodzenie techniczne About
Podstawowe technologie kontroli ruchu dla µTS zostały opracowane w Army Research Lab WMRD SBIR. Współpraca z prof. Ioannisem Chasiotis z University of Illinois Urbana-Champaign miała kluczowe znaczenie dla tego wysiłku. Celem było zastosowanie lekcji zdobytych przez grupę Chasiotis, dzięki czemu były one komercyjnie dostępne i bardziej przyjazne dla użytkownika. W tym procesie Psylotech dodała swoje technologie czujników o wysokiej rozdzielczości i opracowała siłownik śrubowy kulowy w skali bliskiej nano, aby stworzyć µTS.
W pośpiechu do zrozumienia skali nano, sześć porządków wielkości w skali długości zostało zakryte. µTS wykorzystuje cyfrową korelację obrazu do pomiaru lokalnego naprężenia na tych skalach długości „meso” między 10 mm a 5 nm.