Indentation plastometry
इंडेंटेशन प्लास्टोमेट्री प्लास्टिक व्यवस्था में तनाव-तनाव संबंधों के रूप में (धातुओं के) (थोक) यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए एक इंडेंटेशन-आधारित प्रक्रिया का उपयोग करने का विचार है (कठोरता परीक्षण के विपरीत, जो ऐसी संख्याएँ देता है जो प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध के केवल अर्ध-मात्रात्मक संकेतक हैं)। चूंकि इंडेंटेशन पारंपरिक तन्यता परीक्षण की तुलना में बहुत आसान और अधिक सुविधाजनक प्रक्रिया है, स्थानिक विविधताओं के मानचित्रण के लिए कहीं अधिक क्षमता के साथ, यह एक आकर्षक अवधारणा है (बशर्ते कि परिणाम कम से कम मानक एक अक्षीय परीक्षणों के रूप में लगभग विश्वसनीय हो)। मैक्रोस्कोपिक (आकार-स्वतंत्र) गुणों को पकड़ने के लिए बुनियादी आवश्यकताएँ ऐसी सामग्री की मात्रा को विकृत करने की आवश्यकता लाती हैं जो थोक का प्रतिनिधित्व करने के लिए पर्याप्त बड़ी हो। यह सूक्ष्म संरचना पर निर्भर करता है, लेकिन आमतौर पर इसका मतलब है कि इसमें "कई" कण होने चाहिए और आमतौर पर रैखिक आयामों में सैकड़ों माइक्रोन के क्रम का होता है। इंडेंटेशन आकार प्रभाव, जिसमें मापा कठोरता विकृत मात्रा के छोटे होने के साथ बढ़ती है, कम से कम आंशिक रूप से एक प्रतिनिधि मात्रा से पूछताछ करने में विफलता के कारण होता है। इंडेंटर, जो आम तौर पर गोलाकार होता है, इसलिए इसकी त्रिज्या कई सौ माइक्रोन की अनुमानित सीमा में एक या दो मिमी तक होनी चाहिए। एक और आवश्यकता नमूने में उत्पन्न प्लास्टिक उपभेदों से संबंधित है। इंडेंटेशन प्रतिक्रिया ब्याज की तनाव सीमा पर सामग्री की प्लास्टिसिटी विशेषताओं के प्रति संवेदनशील होनी चाहिए, जो आम तौर पर कम से कम कई प्रतिशत तक और आमतौर पर कई दसियों प्रतिशत तक फैली होती है। इसलिए नमूने में बनाए गए उपभेदों को भी इस क्रम के मूल्यों तक होना चाहिए। इसके लिए आम तौर पर "प्रवेश अनुपात" (इंडेंटर त्रिज्या पर प्रवेश गहराई) कम से कम लगभग 10 प्रतिशत होना चाहिए। अंत में, धातु की कठोरता के आधार पर, इसके लिए आवश्यक है कि सुविधा में अपेक्षाकृत उच्च भार क्षमता होनी चाहिए-आमतौर पर कई केएन के क्रम की। प्रायोगिक परिणाम सबसे सरल इंडेंटेशन प्रक्रियाएं, जो कई दशकों से उपयोग में हैं, में एक पूर्व-निर्धारित भार (अक्सर एक मृत वजन से) का अनुप्रयोग शामिल होता है, जिसके बाद अवशिष्ट इंडेंट (या संभवतः इसकी गहराई) के पार्श्व आकार की माप होती है। हालांकि, कई इंडेंटेशन प्रक्रियाएं अब "इंस्ट्रूमेंटेड" सेट-अप पर आधारित हैं, जिसमें भार को उत्तरोत्तर बढ़ाया जाता है और इंडेंटेशन के दौरान भार और प्रवेश (विस्थापन) दोनों की लगातार निगरानी की जाती है। इस प्रकार एक प्रमुख प्रयोगात्मक परिणाम भार-विस्थापन वक्र है। इस तरह के वक्र उत्पन्न करने के लिए विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग किया जा सकता है। इनमें वे शामिल हैं जिन्हें तथाकथित "नैनोइंडेंटेशन" करने के लिए डिज़ाइन किया गया है-जिसके लिए भार (एम. एन. सीमा तक) और विस्थापन (आमतौर पर उप-माइक्रोन) दोनों बहुत छोटे होते हैं। हालाँकि, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यदि विकृत आयतन कम है, तो "थोक" गुण प्राप्त करना संभव नहीं है। इसके अलावा, अपेक्षाकृत बड़े भार और विस्थापन के साथ भी, लोडिंग सिस्टम से जुड़े विस्थापन से नमूने की प्रतिक्रिया को अलग करने के लिए किसी प्रकार के "अनुपालन सुधार" की आवश्यकता हो सकती है। प्रयोगात्मक परिणाम का दूसरा मुख्य रूप अवशिष्ट इंडेंट का आकार है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, प्रारंभिक प्रकार के कठोरता परीक्षक ने इस पर ध्यान केंद्रित किया, इंडेंट की "चौड़ाई" के (अपेक्षाकृत कच्चे) माप के रूप में-आमतौर पर सरल ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के माध्यम से। हालांकि, अवशिष्ट इंडेंट के पूर्ण आकार को प्राप्त करने के लिए एक प्रोफाइलोमीटर (ऑप्टिकल या स्टाइलस) का उपयोग करके बहुत अधिक समृद्ध जानकारी निकाली जा सकती है। एक गोलाकार इंडेंटर (और एक नमूना जो इंडेंटेड सतह के तल में आइसोट्रोपिक है) के साथ, इंडेंट रेडियल समरूपता प्रदर्शित करेगा और इसके आकार को एकल प्रोफ़ाइल (रेडियल स्थिति के खिलाफ गहराई) के रूप में पकड़ा जा सकता है। इस आकार का विवरण (दिए गए लागू भार के लिए) नमूने के तनाव-तनाव संबंध के प्रति उच्च संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, एक भार-विस्थापन वक्र की तुलना में इसे प्राप्त करना आसान है, आंशिक रूप से क्योंकि लोडिंग के दौरान कोई माप करने की आवश्यकता नहीं है। अंत में, इस तरह की प्रोफाइलोमेट्री में नमूना अनिसोट्रोपी का पता लगाने और लक्षण वर्णन करने की क्षमता होती है (जबकि भार-विस्थापन वक्र में ऐसी कोई जानकारी नहीं होती है)। समाधान प्रक्रियाएँ प्रयोगात्मक इंडेंटेशन परिणामों (भार-विस्थापन वक्र या अवशिष्ट इंडेंट प्रोफाइल) से तनाव-तनाव संबंधों को प्राप्त करने के लिए दो मुख्य दृष्टिकोण विकसित हुए हैं। दोनों में से सरल में भार-विस्थापन वक्र का प्रत्यक्ष "रूपांतरण" शामिल है। यह आमतौर पर नमूने के भरे हुए हिस्से (लागू किए गए भार से) में तनाव के "समकक्ष", "प्रभावी" या "प्रतिनिधि" मूल्यों की एक श्रृंखला और विकृत क्षेत्र (विस्थापन से) में तनाव के मूल्यों के एक संबंधित सेट को प्राप्त करके किया जाता है। इस तरह के रूपांतरणों को करने में शामिल धारणाएं अनिवार्य रूप से बहुत अपरिष्कृत हैं, क्योंकि (यहां तक कि एक गोलाकार इंडेंटर के लिए भी) नमूने के भीतर तनाव और तनाव दोनों के क्षेत्र अत्यधिक जटिल हैं और पूरी प्रक्रिया में विकसित होते हैं-यह आंकड़ा कुछ विशिष्ट प्लास्टिक तनाव क्षेत्रों को दर्शाता है। विभिन्न अनुभवजन्य सुधार कारकों को आमतौर पर नियोजित किया जाता है, जिसमें तंत्रिका नेटवर्क "प्रशिक्षण" प्रक्रियाओं को कभी-कभी लोड-विस्थापन डेटा और संबंधित तनाव-तनाव वक्रों के सेट पर लागू किया जाता है, ताकि उनका मूल्यांकन करने में मदद मिल सके। लोडिंग के लिए समय-समय पर बाधित होना भी आम बात है, और आंशिक अनलोडिंग प्रक्रियाओं से डेटा का उपयोग रूपांतरण में किया जाता है। हालांकि, आश्चर्यजनक रूप से, इस प्रकार के सार्वभौमिक रूपांतरण (अज्ञात तनाव-तनाव वक्र वाले नमूनों पर लागू) अविश्वसनीय होते हैं और अब यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि प्रक्रिया का उपयोग किसी भी विश्वास के साथ नहीं किया जा सकता है। दूसरा मुख्य दृष्टिकोण अधिक बोझिल है, हालांकि विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने की बहुत अधिक क्षमता के साथ। इसमें इंडेंटेशन प्रक्रिया का पुनरावृत्ति संख्यात्मक (परिमित तत्व विधि-एफ. ई. एम.) प्रतिरूपण शामिल है। यह पहले एक परीक्षण तनाव-तनाव संबंध (एक विश्लेषणात्मक अभिव्यक्ति के रूप में-जिसे अक्सर एक संरचनात्मक समीकरण कहा जाता है) के साथ किया जाता है, इसके बाद सबसे उपयुक्त संस्करण (समीकरण में पैरामीटर मूल्यों का सेट) पर अभिसरण होता है, जो प्रयोगात्मक और मॉडल किए गए परिणामों (भार-विस्थापन भूखंड या अवशिष्ट इंडेंट प्रोफाइल) के बीच इष्टतम समझौता देता है। यह प्रक्रिया इंडेंटेशन के दौरान विकसित होने वाले तनाव और तनाव क्षेत्रों की जटिलता को पूरी तरह से पकड़ती है। जबकि यह अपेक्षाकृत गहन मॉडलिंग गणनाओं पर आधारित है, प्रोटोकॉल विकसित किए गए हैं जिनमें अभिसरण स्वचालित और तेज़ है। प्रोफाइलोमेट्री-आधारित इंडेंटेशन प्लास्टोमेट्री (पी. आई. पी.) यह स्पष्ट हो गया है कि भार-विस्थापन वक्र के बजाय लक्ष्य परिणाम के रूप में अवशिष्ट इंडेंट प्रोफाइल का उपयोग करके महत्वपूर्ण लाभ प्रदान किए जाते हैं। इनमें आसान माप, तनाव-तनाव संबंध के लिए प्रयोगात्मक परिणाम की अधिक संवेदनशीलता और नमूना अनिसोट्रोपी का पता लगाने और लक्षण वर्णन की क्षमता शामिल है-ऊपर देखें। यह आकृति सामग्री के तनाव-तनाव वक्र के प्रति प्रोफ़ाइल की संवेदनशीलता का संकेत देती है। पी. आई. पी. शब्द इस प्रकार निम्नलिखित विशेषताओं को शामिल करता हैः 1) किसी सामग्री के थोक की विशेषता वाले तनाव-तनाव वक्रों को प्राप्त करना (अपेक्षाकृत बड़े गोलाकार इंडेंटर्स और अपेक्षाकृत गहरे प्रवेश का उपयोग करके), 2) अवशिष्ट इंडेंट प्रोफाइल का प्रयोगात्मक माप और 3) तनाव-तनाव वक्र (एक संरचनात्मक समीकरण में कब्जा किया गया) प्राप्त करने के लिए इंडेंटेशन परीक्षण का पुनरावृत्ति एफ. ई. एम. अनुकरण, जो मॉडल और मापी गई प्रोफाइल के बीच सबसे अच्छा फिट देता है। ट्रैक्टेबल और उपयोगकर्ता के अनुकूल अनुप्रयोग के लिए, एक एकीकृत सुविधा की आवश्यकता है, जिसमें इष्टतम तनाव-तनाव वक्र पर इंडेंटेशन, प्रोफाइलोमेट्री और अभिसरण की प्रक्रियाएँ सभी स्वचालित नियंत्रण संदर्भ सामग्री परीक्षण के तहत हैं।