Kuormitusnopeutta

Kuormitusnopeus, tai loading rate, tarkoittaa sitä, kuinka nopeasti ulkoinen kuormitus tai jännitys vaikuttaa järjestelmään tai materiaaliseen näytteeseen. Se kuvaa kuormituksen muutoksen ajassa ja voidaan määrittää dF/dt (voima per aika) tai dσ/dt (jännitys per aika). Käytännössä kuormitusnopeus kertoo, kuinka nopeasti kuorma karttuu näytteeseen testitilanteessa.

Käyttöalueet ja merkitys. Sitä käytetään erityisesti materiaalitieteessä, mekaniikassa ja rakennesuunnittelussa sekä biolääketieteellisissä sovelluksissa, missä aineen vastaus riippuu kuormituksen aikataulusta. Eri materiaalit voivat osoittaa eri vasteita riippuen kuormitusnopeudesta (esimerkiksi muovit ja viskoelastiset aineet ovat usein strain-rate sensitive). Nopea kuormitus voi johtaa suurempiin havaittuihin voimiin tai differentiaaleihin verrattuna hitaan kuormituksen tilavuuteen.

Mittaus ja hallinta. Testilaitteet, kuten servohydrauliset tai sähkömekaaniset testerit, voivat kontrolloida sekä kuormitusta että siirtymää. Kuormitusnopeus määritellään useimmiten joko voiman tai pituuden muutoksen nopeutena: dF/dt tai dL/dt, ja yksiköt voivat olla newtonia sekunnissa (N/s), megapasalia per sekunti (MPa/s) tai millimetriä per minuutti (mm/min). Data kuvataan usein kuormitus- tai stressikuviona aikakomponentin kanssa, jolloin voidaan analysoida kuivumisvaihe, elastinen, muovinen ja murtovaihe.

Suhteet ja huomioon otettavat seikat. Kuormitusnopeus liittyy tiiviisti jännitysnimittäviin ja viskoelastisiin ilmiöihin sekä murtumis- ja vauriomekanismeihin. Testausstandardit asettavat suosituksia nopeuksille eri materiaaleille, jotta tulokset ovat vertailukelpoisia. Huomioitavia rajoitteita ovat testauslaitteen jäykkyys, näytteen muoto ja kitka sekä mittauskarkea tai värähtely, jotka voivat vaikuttaa kuormitusnopeuden todelliseen arvoon.