Meso är den nya nanon.- Prof Peter Hosemann, UC Berkeley
µTS– Meso skala under mikroskop Universal belastning ram
Universellt lastningssystem för mediaskala under mikroskop
amerikanskaPsylotechs μTS är en unik blandSkala mellan nanopresshuvudet och makro universala lastsystemMikro universalt material testsystem som kan passeraKombination av digital bildrelaterad programvara (DIC) och mikroskopKontaktfria mätningar för att fåData om lokala spänningsfält.
Psylotechs µTS är ett miniatyr universellt materialtestsystem unikt kapabelt på längdskalor mellan nano-indenters och makro universella belastningsramar. Kontaktfri, lokal spänningsmätning på dessa så kallade mesolängdsskalor kommer från digital bildkorrelation (DIC) och mikroskopi.
Teknisk beskrivning Teknik
μTS har en unik anpassningsförmåga för längd, hastighet och kraft i flera olika skalor:
•Längd: Att begränsa ut-av-plan rörelse, µTS möjliggör effektiv hög förstoring digital bildkorrelation, trots djup av fältet begränsningar i de optiska mikroskopen.
•Hastighet: Den direktdrivna kulskruvaktuatoren möjliggör hastigheter som täcker 9 storleksordningar. Hög hastighet möjliggör effektiv belastningskontroll, hastighetsberoende studier och kryp- eller stressavkopplingstester.
•Kraft: Proprietär ultrahögupplöst sensorteknik ger 100 gånger högre upplösning jämfört med spänningsmätta alternativ.
Ladda ner och se µTS produktfärgsida nu Ladda nerµTS-broschyr(Uppdaterad version 2018.09.06).
Utrustning Grips
|
Som ett allmänt testsystem är μTS utrustad med ett T-slottgränssnitt för olika typer av armaturer. Den triangulära/plana gränssnittsgeometrin säkerställer exakt roterande justering. Tillgängliga standardarmaturer inkluderar stretch, kompression, böjning av bjälkar och blandade lägen Arcan. Du kan också utforma skräddarsydda armaturer enligt dina specifika behov. Som ett universellt testsystem implementerar µTS ett T-slott gränssnitt för olika typer av grepp. Triangel/platt gränssnittsgeometri säkerställer noggrann rotationsutriktning. Tillgängliga standardgrepp inkluderar spänning, kompression, bjälkböjning och blandat läge Arcan. Fråga oss hur skräddarsydda grepp kan utformas för dina specifika behov. |
|
Omkringliggande sträckning Fastning av provdelarna på deras övre och nedre yta kan leda till lateral rörelse under lastning. Omkringliggande spänningsarmaturer håller provet på en yta som är vertikalt mot observationsplanen och håller provet effektivt inne i planen. En annan fördel är att provet kan installeras mycket snabbt i en surround-armatur. Att spänna ett prov på dess övre och nedre ytor kan leda till att man inte rör sig i plan under lastning. Omvikningsgreppen håller provet på ytor vinkelräta mot observationsplanet och har varit effektiva för att hålla provet i plan. Som en ytterligare fördel kan prover mycket snabbt monteras i wrap around grepp. |
|
Clamp sträckning Vissa material, som film eller hakkade fiberkompositter, är inte fördelaktiga för gripgeometrin. Klammagrepp kan användas i dessa fall. En vertikal mikrometer skruvjustering kan kompensera orsaker ur plan rörelse. Dessutom eliminerar en enda spännskruv asymmetriskt spännmoment. |
| Arkanska Arcan gripgeometrin möjliggör blandad belastning från en enaxial lastram. Roterande grepp styr förhållandet mellan ren skjärning och ren axial belastning. Denna teknik drar full nytta av lokal spänningsmätning via digital bildkorrelation. |
|
Komprimering Kompressionsplatorna implementerar en lätt fjädrad hylla för att hålla provet innan belastning appliceras. Under belastning deformeras lättfjören lätt när provet expanderar |
|
|
Bålkböjning Tre och fyra punkts böjningsarmaturer finns tillgängliga. Alla utom en kontaktpunkt är på en härdad stålrull. Den fasta kontaktpunkten förhindrar översättning, vilket kan ge falska compliance-avläsningar när compliance används för att övervaka spricktillväxt. Både 3- och 4-punkts armaturer implementerar samma lätt fjädrade hylla som kompressionsplatorna. |
|
Valfri konfiguration
Modulariteten i µTS är lika flexibel som den är kraftfull. Nedan är några av de lätt konfigurerade alternativen.
Lågkraftsbelastningscell100N-versionen av 1,6 kN-lastcellen ger en finare kraftupplösning. Fråga oss om kraftupplösning ner till 100 nano Newton.
Ökad hastighetEn högre kulskruv, ökad motorstack eller högre ingångsspänning kan producera hastigheter upp till 250 mm/s, upp från 80 mm/s i lagersystemet.
Förlängd Stoke40 mm lager instrumentslag kan förlängas avsevärt, beroende på experimentellt behov.
MiljökammarenTemperaturer mellan -100C och 200C kan styras via den valfria miljökämmaren. Högre temperaturer finns också tillgängliga. Låga temperaturer kräver flytande kväve.
SEMµTS kan vakuumhärdas för användning i skanningselektronmikroskop. Observera att rastertid samt rymlig och tidsdrift komplicerar DIC med SEM-bilder. Optisk mikroskopi har inte dessa begränsningar.
Centrering X-stegEtt sekundärt positioneringssteg håller varje prov inuti mikroskopets synfält, oavsett mängden deformation.
Samplinerad förskjutning Sensor: Som en kostnadsbesparande åtgärd kan roterande kodare och kulskruvhöjd användas för att dra slutsatser om förskjutningar i stället för den högupplösta lokala förskjutningssensorn.
Positionering under 10nmMed en 22 bitars roterande encoder monterad på motoren ger en 1 mm pitch kulskruv ~ 238 picometer linjär upplösning. Buller från sensorn och tuning jitter ger den stängda slingen fel till under 10nm linjärt.
Komplett nyckelfärdigt paketPsylotech kan tillhandahålla ett komplett DIC-paket, inklusive ett Olympus BXFM-bommonterat mikroskop, Correlated Solutions Vic2D-programvara, ett vibrationsisoleringsbord och en 4 MP USB3.0-kamera.
Konfokalt RamanmikroskopPsylotechs µTS har integrerats i ett Witec konfokalt Ramanmikroskop. Psylotest-kontrollprogramvaran styr mikroskopsteget för provcentrering.
Spänning-torsion aktuatorEn extra motor läggs till på den fasta sidan av lastramen utöver en kraftmoment-lastcell för att underlätta axial och torsionsbelastning.
Unika egenskaper Differentiation
|
|
µTS erbjuder sofistikerad rörelsekontroll och en hög grad av precision. Det är ett mångsidigt instrument som möjliggör en bred mängd experimentella tekniker. Utformad för experimentister, noggrann uppmärksamhet på detaljer inkluderar: |
|
Mått i mm
|
|
|
Kulskruv µTS innehåller en direkt drivkulskruv, snarare än enkla blyskruvar som drivs genom en växellåda. Resultatet är mindre friktion, förbättrad rörelsekontroll och mindre underhåll. Dessutom är blyskruvaktuatorer vanligtvis begränsade till ett smalt hastighetsområde. |
Psylotest Kontrollprogramvara µTS-kontrollprogramvaran är skriven i LabVIEW. Den har testsegmentspecifik digital filtrering och integrerad kamera utlösning, vilket förenklar data och DIC-bildsamordning. Avancerade användare har möjlighet att ändra programmet för att integrera externa system. |
|
|
Hastighet Alternativa blyskruvsystem är vanligtvis begränsade till ett smalt hastighetsområde. Den direktdrivna kulskruven täcker 9 storleksordningar i hastighet. Den kan röra sig lika snabbt som en makrostorlek servohydraulisk lastram eller så långsamt som gräs som växer på en varm sommardag. Hög hastighet möjliggör mångsidighet för fler typer av tester, inklusive: Rate-beroende studier Stegbelastningstester, såsom krypning eller stressavkoppling Effektiv belastningskontroll -Trötthet |
Centreringsstadium Stora deformationer kan orsaka ett specifikt intresseområde att lämna mikroskopets synfält under ett experiment. Motstående vänster / högerhända skruvar kan mildra detta problem, men en sådan konfiguration förvärrar det centreringsproblem för bjälkböjningsprover. Vad händer också när intresseområdet inte ligger i mitten av provet? µTS kan konfigureras med ett centreringssteg. Aktuatoren i detta sekundära steg är slav till huvudsystemets aktuator så att alla rörelseförhållanden kan uppnås. Relativ tvärhuvudrörelse är inte bunden till 50/50, och även strålböjningsprover kan bibehållas inom synfältet. |
|
|
Rörelse utanför planet I µTS är det fasta tvärhuvudet, T-slott greppadaptern och belastningscellen integrerade i en enda del som skärs från ett fast block på 17-4. Denna integration bidrar till kvalitet in situ bild fånga under hög mikroskop förstoring. Eliminera tolerans stack-up kontroller utanför plan rörelse. Integrationen förenklar också mycket förfarandet för systemanpassning. För att ytterligare kontrollera rörelsen utanför planet placeras dubbla linjära ledare symmetriskt i lastplanet. Eventuella ögonblick från friktionseffekter är balanserade och bidrar inte till pitch eller yaw. Tidigare konstruktioner placerade linjära guider under lastplan, vilket orsakade fokusproblem under hög mikroskopsförstoring. |
Lastcell µTS utnyttjar patenterad Psylotech-teknik med 400 mV/V-känslighet jämfört med 2 mV/V från spänningsmätta alternativ som vanligtvis finns i universella lastramar. Den ökade känsligheten innebär cirka 100 gånger högre upplösning, vilket möjliggör flera kraftskala experiment. Till exempel kan 1,6 kN-lastcellen användas i tester där man normalt skulle använda en 16 N-lastcell. Avancerade användare kan utnyttja denna höga känslighet för att möjliggöra nya experiment, till exempel spricklängd från överensstämmelse eller ersätta akustiska sensorer i sammanslagstester. |
|
|
Förflyttningssensor µTS övervakar förskjutning på axeln med provet. Alternativa system implementerar mätningar utanför axeln, så att liten höjd eller yaw oundviklig i verkliga experiment visas som falska förskjutningsavläsningar. I vissa fall används roterande position och höjd också för att dra slutsats om förskjutning. Med den högupplösta axelförflyttningssensorn har Psylotech uppnått bättre än 5 nm stängd slingkontroll baserad på feedback från tvärhuvudsförskjutningssensorn. En sådan kontroll är möjlig från en stor slag kulskruv aktuator, eftersom återkopplingssensorn mäter förskjutning nedströms av skruven i lastvagnet. |
Demonstrationsvideo
Utvalda publikationer
2021
UT Dallas
Runyu Zhang, Huiluo Chen, Sadeq Malakooti, Simon Oman, Bing Wang, Hongbing Lu, Huiyang Luo,Kvasi-statiska och dynamiska begränsade komprimerande beteende av glaspärlor av In-Situ X-Ray Micro-datortomografi.
vid Purdue University
MehdiShishehbor, HyeyoungSon, MdNuruddin, Jeffrey P.Youngblood, ChelseaDavis, Pablo D.Zavattieri,Inflytande av riktning och mikrostruktur egenskaper på de mekaniska egenskaperna och fel mekanismer av cellulosa nanocrystals (CNC) filmer.
2020
Universitetet i Waterloo
Dibakar Mondal, Thomas L Willett,Extrusion ökar de mekaniska egenskaperna hos 3D-skrivbara Nanocomposite Biomaterials.
Clemson universitet
Shabanisamghabady, Mitra,Dislocation Slip och deformation Twinning i ansiktet centrerad kubisk låg stapling fel energi hög entropi legeringar (2020). Alla avhandlingar. 2756.
vid Purdue University
Mitchell L. Rencheck, Andrew J. Weiss, Sami M. El Awad Azrak, Endrina S. Forti, Dr. Nuruddin,
Jeffrey P. Youngblood och Chelsea S. Davis
ACS-tillämpade polymermaterial (ACS Appl. Polym. Mater. 2020, 2, 578−584),Nanocellulose Film Modulus Bestämning via Buckling Mechanics Ansatser
University of Utah, Institutionen för maskinteknik
Mirmohammad, H., Gunn, T. & Kingstedt, O.T.- Experimentella tekniker, 2020.In-situ full-fält spänning mätning på sub-korn skala med hjälp av skanning elektronmikroskop nät metod.
Graduate School Seoul National University, Institutionen för maskin- och rymdteknik
Tomas Webbe Kerekes- Förbättring av Mechanoluminescens känslighet av SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 + sammansättning genom ultraljudshärdningsmetod.
University of Waterloo, avdelning för systemdesign
Dibakar Mondal och Thomas Willett, Mekaniska egenskaper hos nanokompositbiomaterial förbättrade genom extrudering under direkt bläckskrivning.
University of Tennessee Knoxville, Institutionen för civil- och miljöteknik
Mohmad Moshin Thakur och Dayakar Penumadu Triaxial kompression i sand med hjälp av FDEM och mikroröntgendatortomografi.
2019
Argonne nationella laboratoriet
X Zhang, M Li, JS Park, P Kenesei, JD Almer,In-situ högenergiröntgenstudie av deformationsmekanismer i additivt tillverkat rostfritt stål 316.
Argonne nationella laboratoriet
M Li, X Zhang, JD Almer, JS Park, P Kenesei – 2019,Sluttrapport om undersökning av kornadynamik i bestrålade material med högenergiröntgen.
2018
Lawrence Berkeley National Lab / Universitetet i Kalifornien - Berkeley
Raja, S. N., Ye, X., Jones, M. R., Lin, L., Govindjee, S., & Ritchie, RO (2018).Mikroskopiska mekanismer för deformationsöverföring i högt dynamiskt område förgrenade nanopartikel deformationssensorer.Naturkommunikation, 9(1), 1155.
Clemson universitet
Adams, D. & Turner, C. J. (2018).En implicit skivningsmetod för additiva tillverkningsprocesser. Virtuell och fysisk prototypning, 13(1), 2-7.
Forskningslaboratorium för den amerikanska armén
Cline, J., Wu, V., & Moy, P. (2018).Bedömning av dragegenskaperna för enskilda fibrer (nr ARL-TR-8299).Forskningslaboratorium i Aberdeen, USA.
2017
Universitetet i Kalifornien - Berkeley
Gu, XW, Ye, X., Koshy, DM, Vachhani, S., Hosemann, P. och Alivisatos, AP (2017).Tolerans till strukturell störning och inställbart mekaniskt beteende i självmonterade superlattices av polymer-transplanterade nanokristallerÅtgärder för National Academy of Sciences, 201618508.
Clemson universitet
Sane, H. (2017). En holistisk undersökning och genomförande av flytande origami cellulär fast för morphing och aktivering.
Baikerikar, P. J., & Turner, C. J. (2017, augusti).Jämförelse av byggda FEA-simuleringar och experimentella resultat för additivt tillverkade dogbone-geometrierI ASME 2017 internationella designteknik tekniska konferenser och datorer och information i teknik konferens. American Society of Mechanical Engineers (engelska).
Forskningslaboratorium för den amerikanska armén
Roenbeck, MR, Sandoz-Rosado, EJ, Cline, J., Wu, V., Moy, P., Afshari, M., Reichert, D., Lustig, SR och Strawhecker, KE (2017).Utforska Kevlar®-fibrernas inre strukturer och deras inverkan på mekaniska prestanda. Polymer, 128, 200-210.
Cole, D. P., Henry, T. C., Gardea, F., & Haynes, RA (2017).Interfasmekaniskt beteende av kolfiberförstärkt polymer som utsätts för cyklisk belastning. Kompositvetenskap och teknik, 151, 202-210.
I närheten av Iowa State University, Ames Laboratory
Tian, L., Russell, A., Riedemann, T., Mueller, S., & Anderson, I. (2017).En deformationsbearbetad Al-matris/Ca-nanofilamentary komposit med låg densitet, hög styrka och hög ledningsförmågaMaterialvetenskap och teknik: A, 690, 348-354.
Czahor, C. F., Anderson, I. E., Riedemann, T. M., & Russell, A. M. (2017, juli).Deformationsbearbetade Al/Ca nanofilamentära kompositledare för HVDC-applikationer.I IOP-konferensserien: Materialvetenskap och teknik (Vol. 219, nr 1, s. 012014). IOP Publishing.
Universitetet i New Hampshire
Knysh, P., chup; Korkolis, Y. P. (2017). Identifiering av härdningsresponsen efter halsning av hastighets- och temperaturberoende metaller.Internationell tidskrift för fasta ämnen och strukturer, 115, 149-160.
2016
Universitetet i New Hampshire
Zhai, J., Luo, T., Gao, X., Graham, SM, Baral, M., Korkolis, YP och Knudsen, E. (2016).Modellering av den duktila skadprocessen i kommersiellt rent titan.Internationell tidskrift för fasta ämnen och strukturer, 91, 26-45.
Ripley, P. W., & Korkolis, Y. P. (2016).Multiaxial deformationsapparat för provning av mikrorör under kombinerad axial kraft och inre tryckExperimentell mekanik, 56(2), 273-286.
Instruktionsbeskrivning Configuration
Klicka på bilden ovan för att komma in i konfigurationsanvisningarFör typiska konfigurationer, klicka på bilden ovan.
Teknisk spårning om
Kärnan rörelsekontroll tekniker för µTS utvecklades i en Army Research Lab WMRD SBIR. Samarbete med professor Ioannis Chasiotis vid University of Illinois Urbana-Champaign var avgörande för denna insats. Målet var att tillämpa Chasiotisgruppens lärdomar och göra dem kommersiellt tillgängliga och mer användarvänliga. I processen lagde Psylotech till sin högupplösningssensorteknik och utvecklade en positioneringskulskruvaktuator i nära nanoskala för att skapa µTS.
I hasten att förstå nanoskalan, var sex storleksorder i längdskala glossed över. µTS utnyttjar digital bildkorrelation för lokal spänningsmätning på dessa "meso" längdskalor mellan 10 mm och 5 nm.