Badanie dynamicznych właściwości mechanicznych materiałów metalicznych należy do jednego z najistotniejszych z punktu widzenia kluczowych sektorów polskiej gospodarki tj. rolniczego i przemysłowego. Znajomość ww. właściwości, rozumianych w szczególności jako zależność naprężenie-odkształcenie dla różnych wartości prędkości deformacji i/lub w funkcji temperatury, jest niezbędna w celu podejmowanie decyzji projektowych i eksperckich (np. projektowanie gazoportów, projektowanie elektrowni, w tym jądrowych, zabezpieczania w przemyśle górniczym i zbrojeniowym, wspomaganie decyzji eksperckich w katastrofach drogowych i lotniczych). W grupie badań dynamicznych właściwości mechanicznych materiałów metalicznych, do kluczowej należy metoda dynamicznego ściskania na tzw. pręcie Hopkinsona (ang.Split-Hopkinson pressure bar). W badaniu tym, próbkę (w kształcie walca) umieszcza się pomiędzy końcami dwóch prostych prętów. W wyniku oddziaływania impaktora, na końcu pierwszego pręta tzw. transmitującego powstaje fala naprężenia, która rozprzestrzenia się przez pręt w kierunku próbki. Fala ta nazywana jest falą padającą i po dotarciu do próbki rozdziela się na dwie fale. Jedna z nich, fala transmitowana, przemieszcza się przez próbkę do pręta tzw. odbierającego, powodując odkształcenie sprężysto-plastyczne próbki. Druga fala, zwana falą odbitą, odbija się od próbki i przemieszcza się z powrotem w pręcie transmitującym. Odpowiednia analiza ww. fal umożliwia uzyskanie dynamicznych właściwości mechanicznych badanych materiałów w funkcji prędkości deformacji (która zależy od prędkości impaktora) i/lub funkcji temperatury, którą można regulować stosując dodatkowo grzanie/chłodzenie próbki.
Badanie na pręcie Hopkinsona, mimo kilku dziesięcioleci znajomości tej metody, nie posiada sformułowanych wytycznych/wzorca, co do budowy takiego stanowiska. Powoduje to, iż badania wykonywane na tym samym materiale przez różne ośrodki naukowe/badawcze mogą prowadzić do różnicy sięgającej nawet 30%. Tak duży rozrzut wyników pomiarów może prowadzić do daleko idących konsekwencji, w tym w szczególności do sytuacji niebezpiecznych z punktu widzenia zdrowia ludzkiego, czy też bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej. Mając na uwadze powyższe, konsorcjum Politechniki Poznańskiej i Politechniki Opolskiej stawia sobie za cel opracowanie wzorcowego stanowiska do badania dynamicznych właściwości mechanicznych materiałów metalicznych w próbie ściskania dla prędkości odkształceń do 10 000 1/s.
Projekt jest finansowany ze środków budżetu państwa, przyznanych przez Ministra Nauki w ramach programu Polska Metrologia II.
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Wojciech Sumelka, Politechnika Poznańska
