نمایش مبدأ برای آزمایش کشش دو محوره

در [[علم مواد]] و [[مکانیک جامدات]]، آزمایش کشش دو محوره یک روش چند منظوره برای بررسی [[مشخصه‌یابی|خواص]] مکانیکی [[مواد]] صفحه‌ای است. این روش، شکلی کلی‌تر از [[آزمون کشش|آزمایش کشش]] است که در آن نمونه ماده به طور هم‌زمان در امتداد دو محور عمود برهم [[تنش (مکانیک)|تنش]] قرار می‌گیرد. از جمله مواد معمولی که در پیکربندی دو محوره مورد آزمایش قرار می‌گیرند شامل [[ورق‌کاری|ورق‌های فلزی]]<ref>{{cite journal|last1=Xiao|first1=R.|date=October 2019|title=A Review of Cruciform Biaxial Tensile Testing of Sheet Metals|journal=Experimental Techniques|volume=43|issue=5|pages=501–520|doi=10.1007/s40799-018-00297-6|s2cid=139422228}}</ref> ، [[لاستیک سیلیکون|الاستومر‌های سیلیکونی]]<ref>{{cite journal|last1=Putra|first1=Ketut B.|last2=Tian|first2=Xiaoqing|last3=Plott|first3=Jeffrey|last4=Shih|first4=Albert|date=July 2020|title=Biaxial test and hyperelastic material models of silicone elastomer fabricated by extrusion-based additive manufacturing for wearable biomedical devices|journal=Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials|volume=107|pages=103733|doi=10.1016/j.jmbbm.2020.103733|pmid=32364946|s2cid=216247078}}</ref>، [[ماده کامپوزیت|کامپوزیت‌ها]]<ref>{{cite journal|last1=Van Hemelrijck|first1=D|last2=Makris|first2=A|last3=Ramault|first3=C|last4=Lamkanfi|first4=E|last5=Van Paepegem|first5=W|last6=Lecompte|first6=D|date=2008-10-01|title=Biaxial testing of fibre-reinforced composite laminates|journal=Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications|volume=222|issue=4|pages=231–239|doi=10.1243/14644207JMDA199|s2cid=137125772}}</ref>، [[لایه نازک|فیلم‌های نازک]]<ref>{{cite journal|last1=Alaca|first1=B. Erdem|last2=Selby|first2=John C.|last3=Saif|first3=M. T. A.|last4=Sehitoglu|first4=Huseyin|date=August 2002|title=Biaxial testing of nanoscale films on compliant substrates: Fatigue and fracture|journal=Review of Scientific Instruments|volume=73|issue=8|pages=2963–2970|bibcode=2002RScI...73.2963A|doi=10.1063/1.1488685|doi-access=free}}</ref>، [[پارچه|منسوجات]]<ref name=":0">{{cite book|last1=Beccarelli|first1=Paolo|title=Biaxial Testing for Fabrics and Foils|series=SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology|date=2015|doi=10.1007/978-3-319-02228-4|isbn=978-3-319-02227-7}}</ref>، و [[بافت نرم|بافت‌های نرم]] زیستی هستند.<ref name=":04">{{cite journal|last1=Holzapfel|first1=Gerhard A.|last2=Ogden|first2=Ray W.|date=July 2009|title=On planar biaxial tests for anisotropic nonlinearly elastic solids. A continuum mechanical framework|journal=Mathematics and Mechanics of Solids|volume=14|issue=5|pages=474–489|doi=10.1177/1081286507084411|s2cid=122691243}}</ref>

== اهداف  آزمایش کشش دو محوره ==
[[پرونده:Biaxial tensile machine.jpg|بندانگشتی|یک مثال از دستگاه آزمایش کشش دو محوره]]
آزمایش کشش دو محوره به طور کلی امکان ارزیابی [[فهرست ویژگی‌های مواد|خواص مکانیکی]]<ref>{{cite journal|last1=Uhlemann|first1=Jörg|last2=Stranghöner|first2=Natalie|date=2016|title=Refined Biaxial Test Procedures for the Determination of Design Elastic Constants of Architectural Fabrics|journal=Procedia Engineering|volume=155|pages=211–219|doi=10.1016/j.proeng.2016.08.022|doi-access=free}}</ref> و شخصیت‌سنجی کامل [[مواد ایزوتروپیک]] غیر قابل فشرده را فراهم می‌آورد، که این کار می‌تواند با استفاده از تعداد کمتری از نمونه‌ها نسبت به [[آزمون کشش|آزمون‌های کشش]] یک محوره انجام شود<ref>{{cite book|last1=Redaelli|first1=A.|title=Biomeccanica: analisi multiscala di tessuti biologici|date=2007|publisher=Pàtron|location=Bologna|isbn=978-8855531764}}</ref>. آزمایش کشش دو محوره برای درک خواص مکانیکی [[بیومتریال|بیومواد]] به دلیل [[ریزساختار|ساختار میکروسکوپی]] جهت‌دار آنها مناسب است<ref name=":04" />. در صورتی که هدف آزمون بررسی رفتار پس از [[مومسانی|الاستیک]] ماده باشد، نتایج آزمون یک محوره کافی نخواهد بود و آزمون دو محوره برای بررسی رفتار پلاستیک مورد نیاز است <ref name=":0" />. علاوه بر این، استفاده از نتایج آزمون یک محوره برای پیش‌بینی شکست در شرایط تنش دو محوره به نظر ناکافی می‌رسد.<ref>{{cite journal|last1=Soden|first1=P.D.|last2=Hinton|first2=M.J.|last3=Kaddour|first3=A.S.|date=September 2002|title=Biaxial test results for strength and deformation of a range of E-glass and carbon fibre reinforced composite laminates: failure exercise benchmark data|journal=Composites Science and Technology|volume=62|issue=12–13|pages=1489–1514|doi=10.1016/S0266-3538(02)00093-3}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Welsh|first1=J.S.|last2=Adams|first2=D.F.|date=September 2000|title=Development of an electromechanical triaxial test facility for composite materials|url=https://archive.org/details/sim_experimental-mechanics_2000-09_40_3/page/n72|journal=Experimental Mechanics|volume=40|issue=3|pages=312–320|doi=10.1007/BF02327505|s2cid=137693661}}</ref>

اگر آزمون کشش دو محوره در یک پیکربندی صفحه‌ای انجام شود، ممکن است معادل وضعیت تنشی باشد که بر هندسه‌های سه‌بعدی اعمال می‌شود، مانند [[استوانه|استوانه‌ها]] با [[فشار|فشار داخلی]] و کشش محوری.<ref>{{cite journal|last1=Hartmann|first1=Stefan|last2=Gilbert|first2=Rose Rogin|last3=Sguazzo|first3=Carmen|date=April 2018|title=Basic studies in biaxial tensile tests: Biaxial tensile experiments|journal=GAMM-Mitteilungen|volume=41|issue=1|pages=e201800004|doi=10.1002/gamm.201800004|s2cid=125599187}}</ref> رابطه بین فشار داخلی و [[تنش محیطی]] توسط فرمول ماریوته به دست می‌آید:

<math>\sigma_c = \frac{PD}{2t}</math>

که در آن <math>\sigma_c</math> تنش محیطی، <math>P</math> فشار داخلی، <math>D</math> قطر داخلی و <math>t</math> ضخامت دیواره لوله هستند.

== تجهیزات ==
به طور معمول، دستگاه آزمون کشش دو محوره با استیج‌های موتوری، دو [[سلول وزن‌کشی|حسگر بار]] و سیستم گرفتاری (فک‌ها) مجهز شده است.


'''استیج‌های موتوری'''

از طریق حرکت استیج‌های موتور، [[بردار جابه‌جایی|جابجایی]] خاصی بر روی نمونه مواد اعمال می شود. اگر یک استیج موتور استفاده شود، جابجایی در دو جهت یکسان است و تنها حالت کشش دو محوری مجاز است. از سوی دیگر، با استفاده از چهار استیج موتوری مستقل، هر گونه شرایط [[Mechanical load|بارگذاری]] مجاز است. این ویژگی، آزمایش کششی دو محوره را برتر از سایر آزمایش‌هایی می‌سازد که ممکن است حالت کشش دو محوره اعمال کند، مانند برجسته سازی هیدرولیکی، برجسته‌سازی نیم‌کروی، [[تراکم (فیزیک)|فشردگی]] پشته‌ای یا پانچ مسطح. <ref name=":4">{{cite journal|last1=Seymen|first1=Y.|last2=Güler|first2=B.|last3=Efe|first3=M.|date=November 2016|title=Large Strain and Small-Scale Biaxial Testing of Sheet Metals|journal=Experimental Mechanics|volume=56|issue=9|pages=1519–1530|doi=10.1007/s11340-016-0185-7|hdl-access=free|hdl=11511/25747|s2cid=138867754}}</ref> استفاده از چهار استیج موتوری مستقل اجازه می‌دهد تا نمونه را در تمام طول مدت آزمایش در مرکز باقی بماند. این ویژگی به ویژه برای تجزیه و تحلیل تصویر در طول آزمایش مکانیکی مفید است. رایج ترین راه برای به دست آوردن [[Displacement field (mechanics)|زمینه های جابجایی]] و [[تغییر شکل (فیزیک)|کرنش]]، [[همبستگی و ردیابی تصویر دیجیتال|همبستگی تصویر دیجیتال]] (DIC) است،<ref name=":4" />  تکنیک بدون تماس است و بسیار مفید است زیرا بر نتایج مکانیکی تأثیر نمی گذارد.<ref>{{cite journal|last1=McCormick|first1=Nick|last2=Lord|first2=Jerry|date=December 2010|title=Digital Image Correlation|journal=Materials Today|volume=13|issue=12|pages=52–54|doi=10.1016/S1369-7021(10)70235-2|doi-access=free}}</ref>

'''سلول‌های بارگذاری'''

دو حسگر بار در امتداد دو جهت بارگذاری [[تعامد (جبر خطی)|متعامد]] قرار می‌گیرند تا [[نیروی نرمال|نیرو‌های واکنش طبیعی]] ایجاد شده توسط نمونه را اندازه گیری کنند. ابعاد نمونه باید مطابق با وضوح و [[مقیاس کامل]] سلول‌های بارگذاری باشد.

آزمایش کشش دو محوره بسته به تنظیمات دستگاه کشش دو محوره می‌تواند در شرایط کنترل بار یا کنترل جابجایی انجام شود. در پیکربندی اول، نرخ بارگذاری ثابت اعمال می‌شود درحالی که در پیکربندی دوم، نرخ جابجایی ثابت اعمال می‌شود.

در مواد الاستیک، تاریخچه بارگذاری مهم نیست، در حالی که در مواد [[ویسکوالاستیسیته (مکانیک)|ویسکوالاستیک]] این تاریخچه قابل چشم‌پوشی نیست. همچنین برای این دسته از مواد نرخ بارگذاری تاثیرگذار است.<ref>{{cite journal|last1=Guo|first1=Hui|last2=Chen|first2=Yu|last3=Tao|first3=Junlin|last4=Jia|first4=Bin|last5=Li|first5=Dan|last6=Zhai|first6=Yue|date=September 2019|title=A viscoelastic constitutive relation for the rate-dependent mechanical behavior of rubber-like elastomers based on thermodynamic theory|journal=Materials & Design|volume=178|pages=107876|doi=10.1016/j.matdes.2019.107876|doi-access=free}}</ref>



'''سیستم گرفتن'''

سیستم فک‌ها بار را از استیج‌های موتوری به نمونه منتقل می‌کند. با اینکه استفاده از آزمایش کشش دو محوره روز به روز درحال رشد و گسترش است، هنوز کمبود پروتکل‌های استاندارد و مستحکم کافی درمورد سیستم فک‌ها وجود ندارد. از آنجایی که این سیستم نقش اساسی در اعمال و توزیع با را بازی می‌کند، باید به دقت طراحی شود تا [[اصل سن ونان|اصل سن-ونان]] رعایت شود.<ref name=":3">{{cite journal|last1=Fehervary|first1=Heleen|last2=Vastmans|first2=Julie|last3=Vander Sloten|first3=Jos|last4=Famaey|first4=Nele|date=December 2018|title=How important is sample alignment in planar biaxial testing of anisotropic soft biological tissues? A finite element study|url=https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/630198|journal=Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials|volume=88|pages=201–216|doi=10.1016/j.jmbbm.2018.06.024|pmid=30179794|s2cid=52165671}}</ref> برخی از سیستم‌های فک مختلف در زیر گزارش شده‌اند.



'''گیره'''

[[گیره (ابزار)|گیره‌ها]] رایج‌ترین سیستم دستگیره مورد استفاده برای آژمایش کشش دو محوره هستند زیرا آنها را به طور یکنواخت در محل اتصال با نمونه توزیع می‌کند.<ref name=":3" /> برای افزایش یکنواختی تنش در ناحیه، نمونه نزدیک به گیره‌ها است، برخی شیارها با نوک‌های دایره‌ای از بازوی نمونه برش داده می‌شوند.<ref name=":5">{{cite journal|last1=Fujikawa|first1=M.|last2=Maeda|first2=N.|last3=Yamabe|first3=J.|last4=Kodama|first4=Y.|last5=Koishi|first5=M.|date=November 2014|title=Determining Stress–Strain in Rubber with In-Plane Biaxial Tensile Tester|journal=Experimental Mechanics|volume=54|issue=9|pages=1639–1649|doi=10.1007/s11340-014-9942-7|s2cid=137074141}}</ref> مشکل اصلی مربوط به گیره‌ها اصطکاک کم در سطح مشترک با نمونه است. در واقع، اگر [[اصطکاک]] بین سطح داخلی گیره‌ها و نمونه بسیار کم باشد، ممکن است یک حرکت نسبی بین این  دو سیستم  رخ بدهد که نتایج آزمایش را تغییر می‌دهد.



'''بخیه'''

حفره‌های کوچکی روی سطح نمونه ایجاد می‌شوند تا آن را از طریق سیمی با [[سفتی]] بسیار بالاتر از خود نمونه، به استیج‌های موتوری متصل کنند. معمولا از بخیه‌ها برای نمونه‌های مربعی استفاده می‌شود. برخلاف گیره‌ها، بخیه‌ها اجازه چرخش نمونه را حول محور عمودی به سطح را فراهم می‌کنند. به این ترتیب اجازه انتقال [[تنش برشی|تنش‌های برشی]] به نمونه را نمی‌دهند.<ref name=":3" /> انتقال بار به طور بسیار محلی صورت می‌گیرد، در نتیجه توزیع بار یکنواخت نیست. برای اعمال بخیه‌ها در همان موقعیت بر روی نمونه‌های مختلف، به یک الگو نیاز است تا تکرارپذیری در آزمایش‌های مختلف حفظ شود.

'''راک‌ها'''

این سیستم مشابه سیستم گیره بخیه است، اما سفت‌تر. شانه‌ها مقدار محدودی از تنش برشی را انتقال می‌دهند، بنابراین اگر در حضور کرنش‌های برشی بزرگ استفاده شوند کاربردی کمتری دارند. اگرچه انتقال بار به صورت گسسته انجام می‌شود، اما توزیع بار در مقایسه با بخیه‌ها یکنواخت‌تر است.<ref name=":3" />

== شکل نمونه ==
موفقبت یک آزمایش کشش دو مخوری به شکل دقیق نمونه وابسته است.<ref name=":2">{{cite journal|last1=Makris|first1=A.|last2=Vandenbergh|first2=T.|last3=Ramault|first3=C.|last4=Van Hemelrijck|first4=D.|last5=Lamkanfi|first5=E.|last6=Van Paepegem|first6=W.|date=April 2010|title=Shape optimisation of a biaxially loaded cruciform specimen|journal=Polymer Testing|volume=29|issue=2|pages=216–223|doi=10.1016/j.polymertesting.2009.11.004}}</ref> دو هندسه‌ای که بیشتر استفاده می‌شوند، شکل‌های مربعی و صلیبی هستند. هنگام کار با مواد فیبری یا [[کامپوزیت تقویت شده با الیاف|کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف]]، الیاف باید در جهت بارگذاری برای هر دو نوع نمونه هم راستا شوند تا تنش‌های برشی به حداقل برسند و از چرخش نمونه جلوگیری شود. <ref name=":3" />

'''نمونه‌های مربعی'''
[[پرونده:Cruciform.png|بندانگشتی|200x200پیکسل|دو طرح مختلف از نمونه‌های صلیبی برای آزمایش کشش دو محوره. این دو شکل برای شعاع فیله، طول بازوها و ناحیه داخلی تحت یک حالت کششی دو محوره متفاوت هستند. از آنجایی که فقط ناحیه مرکزی نمونه در معرض یک حالت کششی دو محوره قرار می‌گیرد، تجزیه و تحلیل تنها بخش کوچکی از کل نمونه محدود می‌شود.]]
نمونه‌های مربعی یا به طور کلی مستطیل به راحتی قابل تهیه هستند و ابعاد و نسبت آنها به در دسترس بودن مواد بستگی دارد. برای بی اثر کردن تاثیرات سیستم گیره در هسته نمونه، نیاز به نمونه‌های بزرگ است با این حال این راه‌حل بسیار پر مصرف از مواد است، بنابراین نمونه‌های کوچک مورد نیاز است. از آنجا که سیستم گبره بسیار نزدیک به هسته نمونه قرار دارد، توزیع کرنش همگن نیست.<ref>{{cite journal|last1=Thom|first1=Holger|date=August 1998|title=A review of the biaxial strength of fibre-reinforced plastics|journal=Composites Part A: Applied Science and Manufacturing|volume=29|issue=8|pages=869–886|doi=10.1016/S1359-835X(97)00090-0}}</ref> <ref>{{cite book|last1=Gdoutos|first1=Emmanuel|title=Recent advances in experimental mechanics: in honor of Isaac M. Daniel|date=2002|publisher=Kluwer Academic Publishers|location=Dordrecht|isbn=1-4020-0683-7}}</ref>

'''نمونه‌های صلیبی شکل:'''

یک نمونه صلیبی شکل مناسب باید شرایط زیر را دارا باشد:<ref>{{cite journal|last1=Tobajas|first1=Rafael|last2=Elduque|first2=Daniel|last3=Ibarz|first3=Elena|last4=Javierre|first4=Carlos|last5=Gracia|first5=Luis|date=2020-05-23|title=A New Multiparameter Model for Multiaxial Fatigue Life Prediction of Rubber Materials|journal=Polymers|volume=12|issue=5|pages=1194|doi=10.3390/polym12051194|pmc=7285379|pmid=32456238|doi-access=free}}</ref> <ref>{{cite journal|last1=Geiger|first1=M.|last2=Hußnätter|first2=W.|last3=Merklein|first3=M.|author3-link=Marion Merklein|date=August 2005|title=Specimen for a novel concept of the biaxial tension test|journal=Journal of Materials Processing Technology|volume=167|issue=2–3|pages=177–183|doi=10.1016/j.jmatprotec.2005.05.028}}</ref>

* به حداکثر رساندن مساحت بارگذاری دو محوری در مرکز نمونه، جایی که میدان کرنش یکنواخت است؛
* به حداقل رساندن کرنش برشی در مرکز نمونه؛
* به حداقل رساندن مناطق تمرکز تنش، حتی خارج از منطقه مورد نظر؛
* شکست در ناحیه بارگذاری شده دو محوره؛
* نتایج قابل تکرار

مهم است که یادآوری شود در این نمونه، کشش در ناحیه بیرونی بیشتر از مرکز است، جایی که کرنش یکنواخت است.<ref name=":5" />

== روش ==
آزمایش تنش یک محوری معمولا برای اندازه‌گیری [[فهرست ویژگی‌های مواد|خواص مکانیکی مواد]] استفاده می‌شود درحالی که بسیاری از مواد رفتار‌های مختلفی را هنگام اعمال [[تنش (مکانیک)|تنش‌های]] بارگذاری متفاوت نشان می‌دهند. از این رو، آزمایش کشش دو محوره به یکی از اندازه گیری‌های آینده‌نگر تبدیل می‌شود. آزمایش پانچ کوچک (STP) و آزمایش برجسته‌سازی دو روشی هستند که حالت کششی دو محوره را اعمال می‌کنند.

'''آزمایش پانج کوچک (SPT)'''

آژمایش پانچ کوچک (SPT) برای اولین بار در دهه 1980 به عنوان یک تکنیک حداقل تهاجمی در محل بررسی تخریب محلی و [[تردشوندگی|شکنندگی]] مواد هسته‌ای توسعه یافت. SPT نوعی روش آزمون مینیاتوری سات که تنها به نمونه‌های با حجم کوچک نیاز دارد.<ref>{{Cite journal|last1=Rasche|first1=Stefan|last2=Strobl|first2=Stefan|last3=Kuna|first3=Meinhard|last4=Bermejo|first4=Raul|last5=Lube|first5=Tanja|date=2014-01-01|title=Determination of Strength and Fracture Toughness of Small Ceramic Discs Using the Small Punch Test and the Ball-on-three-balls Test|journal=Procedia Materials Science|series=20th European Conference on Fracture|language=en|volume=3|pages=961–966|doi=10.1016/j.mspro.2014.06.156|issn=2211-8128|doi-access=free}}</ref> استفاده از حجم‌های کوچک به طور جدی بر یک قطعه در حال سرویس تاثیر نمی‌گذارد و به آن آسیب نمی‌زند، که این ویژگی باعث می‌شود SPT روش مناسبی برای تعیین [[خواص مکانیکی مواد]] غیر تشعشعی و تشعشعی یا تجزیه و تحلیل نواحی کوچک از اجزای ساختار باشند.<ref>{{Cite journal|last1=Pullin|first1=Rhys|last2=Jenkins|first2=Ifan|last3=Cernescu|first3=Anghel|last4=Edwards|first4=Allen|date=2020-07-30|title=Equivalent biaxial strain evaluation in small punch testing using acoustic emission|journal=The Journal of Strain Analysis for Engineering Design|volume=56|issue=3|pages=173–180|doi=10.1177/0309324720944067|issn=0309-3247|doi-access=free|s2cid=225390035}}</ref>

در فرآیند آزمایش، نمونه‌ای دیسک‌شکل بین دو قالب محکم بسته می‌شود. سپس پانچ با نرخ جابجایی ثابت از میان نمونه فشار داده می‌شود. در این آزمایش معمولا از پانچ تخت با نوک مقعر که یک گوب را فشار می‌دهد، استفاده می‌شود.<ref>{{Cite journal|last1=Bruchhausen|first1=M.|last2=Holmström|first2=S.|last3=Simonovski|first3=I.|last4=Austin|first4=T.|last5=Lapetite|first5=J. -M.|last6=Ripplinger|first6=S.|last7=de Haan|first7=F.|date=2016-12-01|title=Recent developments in small punch testing: Tensile properties and DBTT|journal=Theoretical and Applied Fracture Mechanics|series=Small Scale Testing in Fracture Mechanics|language=en|volume=86|pages=2–10|doi=10.1016/j.tafmec.2016.09.012|issn=0167-8442|doi-access=free}}</ref> پس از آزمون، برخی از پارامتر‌های مشخصه مانند منحنی‌های نیرو-جابجایی برای تخمین [[تسلیم (مهندسی)|استحکام تسلیم]] و [[مقاومت کششی نهایی|استحکام کششی نهایی]] مورد استفاده قرار می‌گیرند. با تحلیل منحنی‌های به دست آمده از داده‌های کشش/شکست SPT در دماهای مختلف، دمای انتقال از حالت نرم به شکننده (DBTT) قابل محاسباه است.<ref>{{Cite web|title=Small Punch Test - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR|url=https://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=13993&pNid=2708|access-date=2022-05-17|website=www.hzdr.de|language=de}}</ref> نکته مهم ایت است که پیشنهاد می‌شود نمونه مورد استفاده در SPT کاملا صاف باشد تا خطای تنشی ناشی از وضعیا  تماس نامشخص کاهش یابد.

'''آزمون برآمدگی هیدرولیکی (HBT)'''

آزمون برآمدگی هیدرولیکی (HBT) روشی برای آزمون کشش دو محوری است. این روش برای تعیین [[خواص مکانیکی مواد|خواص مکانیکی]] مانند [[مدول یانگ]]، [[استحکام تسلیم]]، [[مقاومت کششی نهایی|استحکام کششی  نهایی]] و خواص سخت شوندگی کرنش مواد ورفی مانند فیلم‌های نازک استفاده می‌شود. HBT می‌تواند خواص پلاستیکی ورق را در کرنش‌های بزرگ بهتر توصیف کند، زیرا کرنش در فرآیندهای شکل‌دهی معمولا بزرگ‌تر از کرنش یکنواخت است.<ref>{{Cite journal|last=Ranta-Eskola|first=A. J.|date=1979-01-01|title=Use of the hydraulic bulge test in biaxial tensile testing|url=https://dx.doi.org/10.1016/0020-7403%2879%2990008-0|journal=International Journal of Mechanical Sciences|language=en|volume=21|issue=8|pages=457–465|doi=10.1016/0020-7403(79)90008-0|issn=0020-7403}}</ref> با این حال، به دلیل نبود تفارن در هندسه فطعات شکل‌دهی شده، [[منحنی تنش-کرنش|تنش و کرنش واقعی]] اندازه‌گیری شده توسط HBT بیشتر از مقادیر به دست آمده از [[آزمون کشش|آزمایش کشش]] خواهد بود.<ref name=":6">{{Cite book|last1=Dimarn|first1=Autthasit|last2=Thanadngarn|first2=Charn|last3=Buakaew|first3=Vichit|last4=Neamsup|first4=Yongyuth|title=International Conference on Experimental Mechanics 2013 and Twelfth Asian Conference on Experimental Mechanics|chapter=Mechanical properties testing of sheet metal by hydraulic bulge test|editor1-first=Somnuk|editor1-last=Sirisoonthorn|date=2014-06-02|chapter-url=https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/9234/92340K/Mechanical-properties-testing-of-sheet-metal-by-hydraulic-bulge-test/10.1117/12.2054257.full|publisher=SPIE|volume=9234|pages=135–145|doi=10.1117/12.2054257|bibcode=2014SPIE.9234E..0KD|s2cid=137244985}}</ref>

در HBT، دیسک‌های گسیختگی و روغن هیدرولیکی تحت فشار بالا برا یتغییر شکل نمونه استفاده می‌شوند که همچنین برای جلوگیری از عوامل تاثیرگذار مانند [[اصطکاک]] در آزمون پانچ کوچک به کار می‌روند. محدودیت‌هایی در شرایط آزمون وجود دارد؛ دما به دلیل جامد شدن با تبخیر روغن هیدرولیکی محدود می‌شود، دمای بالا ممکن است منجر به شکست بارگذلری شود، در حالی که دمای پایین باعث شکست بخش آب‌بندی و نشت بخار می‌شود که می‌تواند خطرنناک باشد.<ref>{{Cite journal|last1=Wang|first1=Hankui|last2=Xu|first2=Tong|last3=Shou|first3=Binan|date=2016-12-30|title=Determination of Material Strengths by Hydraulic Bulge Test|journal=Materials|volume=10|issue=1|pages=23|bibcode=2016Mate...10...23W|doi=10.3390/ma10010023|issn=1996-1944|pmc=5344578|pmid=28772379|doi-access=free}}</ref>

در HBT، یک نمونه دایره‌ای معمولا از زیرلایه‌ای که روی آن آماده شده است جدا شده و در اطراف محیط آن در انتهای یک سیلندر روی یک سوراه مهار می‌شود. نمونه تحت فشار روغن هیدرولیکی از یک طرف قرارگرفته و سپس با افزایش فشار، به سمت یک حفره برآمده و منبسط می‌شود. [[تنش جربان]] از ارتفاع گنبدی‌شکل قطعه برآمده و فشار محاسبه می‌شود. ارتفاع نیز قابل انداره‌گیری است. کرنش از طریق همبست‌سنجی تصویر دیجیتال(DIC) اندازه‌گیری می‌شود.<ref>{{Cite web|date=2020-11-26|title=Bulge and Dome Testing|url=https://ahssinsights.org/forming/testing-characterization-forming/bulge-and-dome-testing/|access-date=2022-05-17|website=AHSS Guidelines|language=en-US}}</ref> با در نظر گرفتن ضخامت نمونه و اندازه بخش مهار شده، می‌توان تنش و کرنش واقعی را محاسببه کرد. <ref name=":6" />

مایعات دیگر نیز می‌توانند به عنوان سیال هیدرولیکی در HBT مورد استفاده قرار می‌گیرند. شیانگ و همکاران HBT (2005) ذا برای فیلم‌های نازک زیرمیکرونی توسعه دادند. آنها با استفاده از تکنیک‌های استاندارد میکروفابریکاسیون فوتولیتوگرافی، یک کانال کوچک در پشت فیلم مورد نطر ایجاد کرده و سپس با فشار آب، [[لایه نازک|فیلم نازک]] را برآمده کردند.<ref>{{Cite journal|last1=Xiang|first1=Y.|last2=Chen|first2=X.|last3=Vlassak|first3=J.J.|date=2005|title=Plane-strain Bulge Test for Thin Films|url=http://link.springer.com/10.1557/jmr.2005.0313|journal=Journal of Materials Research|language=en|volume=20|issue=9|pages=2360–2370|bibcode=2005JMatR..20.2360X|doi=10.1557/jmr.2005.0313|issn=0884-2914}}</ref> صحت این روش با استفاده از تحلیل المان محدود (FEA) تایید شد.

'''آزمون برآمدگی گازی (GBT)'''

آزمون‌های برآمدگی گازی (GBT) مشابه آزمون برآمدگی هیدرولیکی (HBT) عمل می‌کند، اما به جای استفاده از روغن هیدرولیکی، از گاز با فشار بالا برای ایجاد فشار معکوس روی نمون هصفحه نازک استفاده می‌شود. از آنجا که چگالی گاز بسیار کمتر از مایعات است، فشار خروجی ایمن در GBT  به طور قابل توجهی کمتر از [[هیدرولیک|سیستم‌های هیدرولیکی]] است. بنابراین، آزمون GBT در دماهای بالا معمولا برای افزایش [[شکل‌پذیری]] نمونه و امکان‌پذیر ساختن [[تغییر شکل پلاستیک]] در فشار‌های پایین‌تر استفاده می‌شود.

برخلاف HBT، استفاده از دماهای بالا در GBT امکان‌پذیر است. دماهای عملکرد آزمون برآندگی دو محوری به انتقال فازی سیال تحت فشار محدود می‌شوند، اما گازها دامنه بسیار وسیعی از دماهای عملکردی دارند. GBT برای بررسی [[خستگی (مواد)|خستگی]]، [[مشخصه‌یابی|خواص مکانیکی]] در دماهای پایین و بالا(مشروط به شکل‌پذیری کافی در دماهای پایین) و [[تجزیه گرمایی|چرخه ‌های حرارتی]] مناسب است.  علاوه بر این، نگه داشتن فشار در دمای بالا امکان بررسی خواص مکانیکی وابسته به زمان، مانند [[خزش (مواد)|خزش]] را فراهم می‌کند.

در GBT می‌توان از [[همبستگی و ردیابی تصویر دیجیتال|همبست‌سنجی تصویر دیجیتال(DIC]]) در دماهای بالا برای اندازه‌گیری تنش و کرنش دو محوری استفاده کرد. به طور جایگزین، یک [[تداخل‌سنجی|تداخل‌سنج لیزری]] می‌تواند برای تعیین جابجایی در نزدیکی قله گنبد استفاده شود و مدل‌های متعددی برای محاسبه [[شعاع انحنا]] و کرنش شعاعی نمونه‌های برآمده وجود دارد. <ref name=":7">{{Cite journal|last1=Lafilé|first1=V.|last2=Galpin|first2=B.|last3=Mahéo|first3=L.|last4=Roth|first4=C.C.|last5=Grolleau|first5=V.|date=2021|title=Toward the use of small size bulge tests: Numerical and experimental study at small bulge diameter to sheet thickness ratios|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0924013620304416|journal=Journal of Materials Processing Technology|language=en|volume=291|pages=117019|doi=10.1016/j.jmatprotec.2020.117019}}</ref> تنش واقعی به بهترین شکل با استفاده از معادله یانگ-لاپلاس تخمین زده می‌شود. نتایج این آزمون با استاندارد کشش دو محوری ISO 16808 قابل مقایسه است. <ref name=":7" />

برای مهار نمونه‌های GBT در دماهای بالا، به مواد مهارکننده‌ای نیاز است که عملکرد آنها  بیش از دمای آزمون باشد. این موضوع از طریق روش‌های سنتی جوشکاری، [[جوشکاری هم‌زن اصطکاکی|جوشکاری اصطکاکی-همزن(FSW)]] یا جوشکاری نفوذی امکان‌پذیر است. 

== جستارهای وابسته ==

* [[آزمون کشش]]
* [[فهرست ویژگی‌های مواد|خواص مکانیکی]]

== منابع ==
<references />
[[رده:مکانیک جامدات]]
[[رده:مکانیک محیط‌های پیوسته]]
[[رده:آزمون مواد]]