اختبارات اختبار المواد: المبادئ والحسابات وأفضل الممارسات

حيث يونج مودلوس، ثابت مادي يشير إلى التشدد، كلما كان مستوى التواضع، أو مودلوس يونغ،

الهندسة ضد شركة True Stress-Strain

وقد استندت منحنىات الضغط والبارامترات المرتبطة بها تاريخيا إلى الوحدات الهندسية، حيث أن أبعاد البدء تقاس بسهولة وتدمج في الحسابات، ولكن الإجهاد الحقيقي والإجهاد الحقيقي يوفران تمثيلا أفضل بكثير لكيفية تصرف المواد كما هو مشوّه.

وعلى أي حال، فإن الضغط الحقيقي هو الحمولة التي قسمتها المنطقة المتقاطعة في تلك اللحظة، وهذا يعني انخفاض المساحة المتداخلة بين القطاعات التي تحدث أثناء اختبار القذف، مما يوفر تمثيلا أكثر دقة لحالة الإجهاد الفعلي في المواد.

وفي المناطق البلاستيكية البشعة والأولى، يُحسب السلالة الحقيقية باستخدام معادلات " e- = لوج " (L/L0)، وبعد أن يبدأ التشوه البلاستيكي الكبير، يصبح المعادل / /// خط اللوج (A0/A) قابلا للتطبيق، حيث يمثل " A0 " المنطقة المقطعية الأولية، ويمثل " ألف " المنطقة المشتركة بين القطاعات الحالية.

مواد أساسية من منحنىات الضغط

إنّ الاختبارات التي تقاس مباشرةً من خلال اختبار العزل هي القوة القصوى للتوتر، الحد الأقصى للانحراف، والتخفيض في منطقة التقاطع، ومن هذه القياسات، خصائص مثل مودلوس (يونج)، ونسبة (بوسون)، وقوّة الغلة، وخصائص الإجهاد التي تتميز بها العينة يمكن تحديدها.

القوة الصاعقة هي الإجهاد الذي تبدأ فيه المادة في التحلل بشكل دائم، في حين أن القوة الضاربة النهائية هي أقصى ضغط يمكن أن تتحمله المواد قبل كسرها، وهذه القيم حاسمة بالنسبة لتطبيقات التصميم، لأنها تحدد حدود التشغيل الآمنة للعناصر الهيكلية.

يمكن قياس مدى قوة المواد بحساب المنطقة تحت ضغط الضغط من اختبار العزلة، مع وحدات الطاقة لكل حجم، هذه الممتلكات تشير إلى قدرة المواد على امتصاص الطاقة قبل كسر، وهو أمر مهم بشكل خاص للتطبيقات التي تنطوي على التأثير أو التحميل الدينامي.

عينة من الحجم

إن تحديد العدد المناسب من العينات الاختبارية هو حساب حاسم في التصميم التجريبي، وينبغي أن تكون كل تجربة كبيرة بما يكفي لاكتشاف النتائج الهامة من الناحيتين السريرية أو العلمية، ولكن ينبغي ألا تكون كبيرة بحيث تضيع الموارد العلمية.

وتنظر حسابات الحجم العيني عادة في عدة عوامل:

• التقلب المتوقع في الممتلكات المادية التي يجري قياسها
• حجم التأثير الذي ترغب في اكتشافه
• مستوى الثقة الإحصائية المنشود (نحو 95 في المائة)
• احتمال وقوع أخطاء من النوع الأول والنوع الثاني مقبولة
• الموارد المتاحة والقيود المادية

ويوفر تحليل القدرة الإحصائية نهجا منهجيا لتحديد أحجام العينات التي توازن بين التصلب العلمي والقيود العملية، وبالنسبة للمواد ذات التقلبات المتأصلة العالية، فإن من الضروري زيادة أحجام العينات لتحقيق قدرة إحصائية كافية.

تطبيقات تحديد النطاقات والاختبارات

ويمكن أن يؤثر المعدل الذي يطبق فيه الحمل أثناء الاختبار تأثيراً كبيراً على النتائج، لا سيما بالنسبة للمواد الحساسة من حيث السعر مثل البوليمرات والمواد السائلة، وتحدد معايير الاختبار عادة معدلات التحميل من حيث معدل الإجهاد (MPa/s) أو معدل الإجهاد (s−1).

وبالنسبة لاختبار النسيج، تحسب السرعة (ت) المتقاطعة المطلوبة لتحقيق معدل السلالة المرغوب فيه (الأول) على النحو التالي:

v = e ⁇ × L0]

حيث يكون طول العينة هو قياس العينة، فالحساب السليم لسرعة الاختبار يضمن أن تكون النتائج قابلة للمقارنة بين مختلف قياسات العينات وأجهزة الاختبار.

إجراءات الاختبار الموحدة والبروتوكولات

ومن الضروري الالتزام بإجراءات الاختبار الموحدة لضمان صحة النتائج ومنتجة وقابلة للمقارنة بين مختلف المختبرات والمنظمات، وقد وضعت منظمات المعايير الدولية بروتوكولات اختبار شاملة تحدد إعداد العينات، وإجراءات الاختبار، وأساليب تحليل البيانات، ومتطلبات الإبلاغ.

المعايير الدولية لصرف النقود

وتقوم المنظمة الدولية للاختبارات (المعروفة سابقا باسم الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد) بنشر آلاف المعايير التي تغطي اختبار المواد في جميع فئات المواد وأنواع الممتلكات تقريبا، وتوفر هذه المعايير مواصفات مفصلة لأساليب الاختبار، وأبعاد العينات، ومتطلبات المعدات، ومعايير القبول.

وتشمل المعايير الرئيسية لفحص الميكانيكية في مجال الآلات الآلي:

• ASTM E8/E8M] - Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials
• ASTM D638] - Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics
• ASTM D3039] - Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials
• ASTM E111 - Standard Test Method for Young's Modulus, Tangent Modulus, and Chord Modulus
• ASTM E132 - Standard Test Method for Poisson's Ratio at Room Temperature

وترمي آلات الاختبار إلى استيفاء معايير دولية صارمة مثل نظام ASTM E4 و ISO 750001، بما يكفل التوافق مع بروتوكولات الاختبار العالمية، ويتيح هذا التوحيد إمكانية إجراء مقارنة مجدية للنتائج عبر مختلف مرافق الاختبار ويكفل فهم المواصفات المادية على الصعيد العالمي.

معايير اختبار المواد

تضع المنظمة الدولية للتوحيد القياسي معايير معترف بها عالمياً تعتمد على نطاق واسع، لا سيما في أوروبا وآسيا، وكثيراً ما تكون معايير المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس موازية لمعايير الصرف الآلي، ولكنها قد تكون لها قياسات جغرافية مختلفة أو إجراءات اختبار أو أساليب حساب مختلفة.

وتشمل المعايير الهامة للمنظمة الدولية لتوحيد المقاييس للاختبارات المادية ما يلي:

• ISO 6892] - المواد المعدنية - اختبار الحيازة
• ISO 527] - Plastics - Determination of tensile properties
• ISO 178] - Plastics - Determination of flexural properties
• ISO 179] - Plastics - Determination of Charpy impact properties

وترد المعايير ذات الصلة لفحص الأثر، وتقدم مقارنة لنتائج البحوث التجريبية والرقمية، ويعد فهم المعايير التي تنطبق على موادكم وتطبيقكم المحدد أمراً حاسماً في تصميم الاختبارات المناسبة.

معايير الصناعة والتطبيق

بالإضافة إلى نظام رصد الأجسام الفضائية (ASTM) و(إيزو) العديد من الصناعات وضعت معايير اختبارها الخاصة مصممة خصيصاً لتطبيقات محددة، منظمات الفضاء الجوي مثل لجنة (آسكا) الدولية (E28) المعنية بالاختبارات الميكانيكية و(SAE International) تنشر معايير المواد الفضائية الجوية، وتعتمد صناعة السيارات على معايير منظمات مثل (SAE) ومختلف المتطلبات الخاصة بمنظمة أوم.

عند تصميم تجارب اختبار المواد، من الضروري تحديد جميع المعايير المنطبقة لصناعةكم وتطبيقكم، الامتثال لهذه المعايير يضمن قبول نتائج اختباركم من قبل العملاء، والوكالات التنظيمية، وهيئات التصديق.

أنواع التجارب على اختبار المواد

وتشمل اختبارات المواد مجموعة متنوعة من الأساليب التجريبية، كل منها يستهدف وصف خصائص أو سلوكيات محددة، ففهم مبادئ وتطبيقات وقيود مختلف أنواع الاختبارات يتيح للباحثين اختيار أنسب الأساليب لتحقيق أهدافهم.

اختبارات الحيازة

اختبار القذف هو أحد أكثر التجارب الأساسية واتساعاً لاختبار الممتلكات الميكانيكية للمواد، بما في ذلك تطبيق قوة متزايدة تدريجياً على عينة من المواد حتى تكسر أو تشوهات، وقياس القوة وطول العينة، يمكنك حساب الضغط والإجهاد، وضبط منحنى للضغط.

ومن بين الاختبارات البسيطة لتحديد الممتلكات الميكانيكية للمواد اختبار القذف، الذي يطبق فيه الحمولة على طول المحور الطويل لمواصفات الاختبار الدائري، ويقاس الحمل المطبق وما ينتج عنه من رحيل العضو.

ويوفر الاختبار المكثف معلومات شاملة عن السلوك المادي في إطار التحميل غير المألوف، بما في ذلك الموصلات الجامدة، والقوة الغلة، والقوة المطلقة المتأصلة، والارتحال في الكسر، والحد من المنطقة، والاختبار بسيط نسبياً، ولكنه يتطلب اهتماماً دقيقاً لإعداد العينات، وأساليب الحزن، والمواءمة لتفادي إدخال ضغوط مخففة يمكن أن تؤدي إلى إبطال النتائج.

اختبار الضغط

ويطبق اختبار الضغط التحفيزي على العينات لتحديد السلوك تحت ضغط القوى أو الضغط، وهذا الاختبار مهم بصفة خاصة بالنسبة للمواد المستخدمة في التطبيقات الهيكلية التي تهيمن عليها الأحمال المضغوطة، مثل الخرسانة والسرامات والرغاوي، ويمكن أن تكشف اختبار الضغط عن أنماط مختلفة للفشل بدلا من اختبار الاختراق، حيث قد تفشل المواد عن طريق التنظيف أو السحق أو الخرف بدلا من الكسور.

ويعد قياس الأرض منتقداً في اختبار الضغط، ويجب التحكم بعناية في نسبة طول قطرها لمنع التملص، ويجب أن تكون السطح النهائي متوازية وعميقة إلى محور التحميل لضمان توزيع الإجهاد الموحد.

اختبارات الافتراض والإقراض

ويطبق الاختبارات المرنة، المعروفة أيضا باسم اختبارات الحلق، حمولات تسبب تشوهات الإقراض، وتُستخدم عادة تشكيلات الإقراض من ثلاث نقاط وأربع نقاط، وهذه الاختبارات ذات قيمة خاصة بالنسبة للمواد الرشوة مثل السيراميات والمركبات، التي قد يصعب الإمساك بها لإجراء اختبارات القذف.

وتولد الاختبارات المرنة حالات توتر معقدة على سطح واحد وتضغط على السطح المقابل، ويحدث الإجهاد الأقصى عند الألياف الخارجية للمطياف، ويجب أن تُحسب الحسابات لتشكيل العينات الجيولوجية والتحميل.

اختبار الأثر

أساليب تجريبية تشمل اختبار الوزن الخفيف، اختبار الخماسي، اختبارات التصادم، قدرة المادة على امتصاص الطاقة أثناء التحميل السريع، وهو أمر حاسم بالنسبة للتطبيقات التي تنطوي على حمولات مفاجئة أو اصطدامات مفاجئة.

اختبارات التأثير على الحيوانات والزجاجات هي أساليب موحدة تستخدم الخماسي للضرب بالعينة المُلتوية، الطاقة التي تم امتصاصها أثناء الكسور تشير إلى قسوة المواد ومقاومتها لكسر الرشوة، فالدرجة تؤثر بشكل كبير على خصائص التأثير، لذا فإن الاختبارات في درجات الحرارة المختلفة يمكن أن تكشف عن سلوك الانتقال من الخناق إلى الرشوة.

اختبار القوة

اختبارات الارتداد تُقيس مقاومة المواد لتشوهات البلاستيك المحلية عادةً عن طريق التثبيط، توجد مقاييس مختلفة للصعوبة، بما فيها روكويل، برينل، فيكرز، وكل من يستخدم كل من هذه المقاييس والحمولات المختلفة، اختبارات الارتداد سريعة وغير مُدَرَدة نسبياً، ويمكن أن يتم على الأجزاء المُنتهية.

ويرتبط المصاعب بالعقارات الميكانيكية الأخرى، ولا سيما القوة المتشابكة للعديد من المواد، وتتيح العلاقات العملية تقدير القوة التصاعدية من قياسات الجسامة، وإن كان ينبغي التحقق من هذه العوامل بالنسبة لنظم مادية محددة.

اختبارات الفاتاغ

ويخضع اختبار الفاتاغ للاختبارات للتنقيب عن الأعصاب لتحديد مقاومتها للفشل في إطار دورات الإجهاد المتكررة، وهذا أمر حاسم بالنسبة للعناصر التي تشهد تقلبات أثناء الخدمة، مثل هياكل الطائرات، وعناصر السيارات، والآلات التناوبية.

ويمكن إجراء اختبارات للتوتر في إطار مختلف أنماط التحميل (التوتر، الضغط، الضغط، الإقراض، التآكل) ونسب الإجهاد، وتُعرض النتائج عادة على أنها منحنى S-Nves (الإجهاد ضد عدد الدورات إلى الفشل) تحدد الحياة البدينة على مستويات مختلفة من الإجهاد.

اختبار الخراف

إن الخلل هو تشوه بلاستيكي تدريجي يزيد بمرور الوقت، حتى عندما يكون الإجهاد أقل من ضغط إنتاج المواد، وآثار الزيادة الزاحفة كزيادات في درجة الحرارة، تصبح عموماً ملحوظة أعلى من 35 في المائة من درجة حرارة الذوبان في المواد.

ويطبق اختبار الخداع حمولة دائمة عند ارتفاع درجة الحرارة ويرصد التشوهات على فترات ممتدة، وهذه الاختبارات ضرورية للمواد المستخدمة في تطبيقات ذات درجات حرارة عالية مثل نصلات التربين، وسفن الضغط، ومكونات الفرن، وتسمح بيانات الاختراع بالتنبؤ باستقرار البعد الطويل الأجل وحياة الخدمة.

اختبار الممتلكات الحرارية

ويقيِّم اختبار السلوك الحراري معدل نقل الحرارة من خلال مادة تقل درجة حرارة، والسلوك الحراري هو مقياس للكيفية إدارة المواد للحرارة، مما يؤثر على أدائها في التطبيقات التي تنطوي على توليد الحرارة أو التشويه، مثل الإلكترونيات أو المحركات أو العزل.

وتشمل الاختبارات الحرارية الأخرى قياسات التفاضل في قياس القدرة الحرارية والانتقالات التدريجية، وتحليلات قياسات الحرارة من أجل الاستقرار الحراري، ومعاملات قياس التوسع الحراري، وهذه الخصائص حاسمة بالنسبة للتطبيقات التي تنطوي على تغيرات في درجات الحرارة.

اختبارات الكوروسيون

ويشمل اختبار التآكل تعريض مادة لبيئة متآكلة، مثل المياه أو الحمض أو الملح أو الأكسجين، ومراقبة التغيرات في ظهورها أو وزنها أو تركيبها، حيث أن التآكل هو عملية تدهور أو تدهور المواد بسبب ردود الفعل الكيميائية على محيطها، مما قد يؤثر على قدرتها على العمل أو على دوادتها أو على المواد الاصطناعية.

كما أن اختبارات التآكل المعجلة، مثل اختبارات الرش المالح، توفر تقييما سريعا لمقاومة التآكل، ويمكن للطرق الكهرومائية أن تقيّم معدلات التآكل وآلياته كميا، وقد يكون من الضروري، بالنسبة للتطبيقات الحرجة، اختبار التعرض الطويل الأجل في البيئات التمثيلية للخدمات.

اختيار المعدات والمعايرة

وتتوقف دقة وموثوقية نتائج الاختبارات المادية اعتماداً بالغاً على نوعية معدات الاختبار وقدرتها وحالتها المعايرة، واختيار المعدات المناسبة والحفاظ عليها في إطار المعايرة المناسبة هي مسؤوليات أساسية في أي برنامج للاختبار.

أجهزة الاختبار العالمية

وترمي أجهزة الاختبار العالمية الحديثة إلى معالجة أي شرط من شروط الاختبار، ويمكن لهذه الأجهزة أن تؤدي اختبارات القذف والضغط والازدهار وغيرها من الاختبارات الميكانيكية عن طريق تغيير التركيبات والاختبارات، وتتراوح أجهزة الصرف الآلي بين وحدات صغيرة من الحواسيب لتجريب المواد الحساسة وآلات كبيرة من الطوابق قادرة على تطبيق مئات الكيلونيوتونات من القوة.

وتشمل المواصفات الرئيسية التي ينبغي النظر فيها عند اختيار مدخل الصرف الآلي ما يلي:

• - يجب أن يتجاوز الحد الأقصى لقوة الاختبار المتوقعة مع هامش مناسب
• - يحدد أصغر تغيير في القوة يمكن اكتشافه
• Croshead speed range] - يجب أن يستوعب معدلات الإجهاد المطلوبة
• Frame stiffness] - Affects accuracy, particularly for high-modulus materials
• قياس الإحلال ] - توفر أجهزة الإرسال قياساً أدق من التشريد عبر الرؤوس
• معدل اقتناء البيانات - يجب أن يكون كافياً لالتقاط أحداث سريعة

خلايا القروض وقياس القوة

وتقاس قوة الاختبار مباشرة باستخدام خلية تحميل، مما يعرض الدقة إلى 0.5 في المائة، وتحوّل خلايا اللواد القوة المطبقة إلى إشارة كهربائية تستخدم مقاييس الإجهاد أو عناصر الفطائر أو آليات أخرى للاختراق، وتحدد درجة الدقة في خلية الحمولة الدقة العامة لقياسات القوة.

يجب اختيار خلايا السحب بالقدرة المناسبة لقوات الاختبار المتوقعة، استخدام خلية تحميل في الطرف السفلي من نطاقها يقلل من الدقة، بينما يمكن تحميلها المفرط أن يسبب ضرراً دائماً، وتقتضي معايير الاختبار أن تدخل قوات الاختبار في نسبة مئوية محددة من قدرة خلايا الحمولة، عادة 10-90%.

قياس مدى التعرض للإصابة وقطع الغيار

ويمكن استخدام مقاييس السلاسل لتحديد تشوه جزء مادي بصورة تجريبية، كما أن نوع من مقياس الإجهاد المستخدم عادة هو مقاوم رقيق يمتد إلى سطح جزء ما، ومن قياس الضغط على سطح في ثلاثة اتجاهات يمكن حساب حالة الإجهاد التي نشأت في الجزء.

وهناك أنواع مختلفة من أنواع المخففين متاحة:

• Clip-on extensometers] - يلحق مباشرة بالمعينة مع حواف سكين أو مقاطع
• Non-contact optical extensometers] - استخدام تكنولوجيا الفيديو أو الليزر لتتبع تشوه العينات
• مقاييس القطار - مسند مباشرة إلى سطح العينة لقياس الضغط المحلي
• Digital Image Correlation (DIC)] - Provides fullfield strain mapping across the specimen surface

وتستخدم نظم القياس الضوئي القائمة على مبادئ الربط الرقمي لقياس الإجهاد، وقد أصبح المركز يكتسب طابعاً متزايداً من الشائعات في اختبار المواد لأنه يقدم معلومات مفصلة عن التوزيع المضيق ويمكنه تحديد التشوهات المحلية التي قد تضيع قياسات النقاط.

متطلبات وإجراءات المعايرة

ويعد إجراء معايرة منتظمة لمعدات الاختبار أمرا أساسيا للحفاظ على دقة القياس وكفالة الامتثال لمعايير الاختبار، ويتحقق من أن الأدوات تؤدي في حدود تسامح محدد وتوفر إمكانية تتبع معايير القياس الوطنية أو الدولية.

تتطلب آلات الاختبار معايرة نظم متعددة:

• Force calibration] - Typically performed annually using calibrated proving devices or dead weight systems
• Displacement calibration] - Verifies accuracy of crosshead position and extensometer readings
• Speed calibration] - Ensures crosshead moves at specified rates
• Temperature calibration] - بالنسبة للغرف البيئية المستخدمة في الاختبارات التي تتحكم فيها درجة الحرارة

وتتوقف فترات المعايرة على تواتر الاستخدام، ودرجة حرجة القياسات، والمتطلبات التنظيمية، وقد تتطلب مختبرات الاختبار ذات الحجم الكبير قدرا أكبر من المعايرة من مرافق البحث، كما أن الاحتفاظ بسجلات قياسية مفصلة أمر أساسي لنظم إدارة الجودة والاعتماد.

معدات المراقبة البيئية

والعديد من الخواص المادية تعتمد على درجة الحرارة، وتحتاج إلى غرف بيئية أو أفران للاختبار عند درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة، وتسمح غرف الرطوبة بالاختبار في ظروف الرطوبة الخاضعة للرقابة، ويجب أن تحافظ هذه النظم على ظروف مستقرة طوال فترة الاختبار وتوفر رصدا دقيقا للبارامترات البيئية.

وعند تصميم التجارب التي تنطوي على مراقبة بيئية، يتيح الوقت الكافي للمضارب للوصول إلى التوازن الحراري قبل الاختبار، ويمكن أن تؤدي الخانات الممهدة داخل العينات إلى خصائص غير موحدة وإلى نتائج غير صحيحة.

إعداد وتصميم السبيديين

ويعد إعداد العينات السليمة أمراً حاسماً للحصول على نتائج اختبار صحيحة، ويمكن أن تؤثر أساليب قياس نوعية العينات والانتهاء السطحي والإعداد تأثيراً كبيراً على الممتلكات المقاسة، وقد وضعت تصميمات موحدة للمواصفات لتقليل هذه الآثار إلى أدنى حد وضمان تحقيق نتائج قابلة للتكرار.

النظر في القياسات الأرضية للسبيديين

وتحدد معايير الاختبار أبعاد العينات، بما في ذلك طول القذارة، وطول العرض، والسماكة، وقسم قياس الأرض، وتصمم هذه الأبعاد بعناية لضمان توزيع الإجهاد الموحد في قسم الاختبارات، ومنع الفشل المبكر عند الإمساك أو تركيزات الإجهاد.

وفيما يتعلق باختبارات المجازر، تشمل أنواع العينات المشتركة ما يلي:

• Flat specimens - Machined from sheet or plate material with reduced gauge section
• رطوبة رطلية - تحولت من مخزون بار مع نهاية مخبأة أو مكتظة
• Sub-size specimens] - Scaled-down versions for limited material availability
• Full-section specimens - مواد الاختبار في حالة التجهيز

ويعتمد اختيار العينات على الشكل المادي، والكمية المتاحة، وأهداف الاختبار، وتؤثر أبعاد التعبير على الممتلكات المقاسة، ولا سيما بالنسبة للمواد ذات السمات الهيكلية الدقيقة التي تقارن بأبعاد العينات.

الآلات والتحضيرات السطحية

ويجب أن يتم التأشير بعناية من أجل تجنب إدخال الضغوط المتبقية، أو تشديد العمل، أو الضرر السطحي الذي يمكن أن يؤثر على النتائج، وينبغي أن تكون أساليب قطع الأدوات، واختيار الأدوات، ومعايير الذكاء مناسبة للفحص المادي.

وتختلف احتياجات نهاية السطح حسب نوع المواد والاختبارات، إذ يلزم عموماً وجود أسطح متحركة خالية من الخدوش، وعلامات الأدوات، وغير ذلك من العيوب، وبالنسبة لبعض المواد، ولا سيما تلك التي ترش، فإن العيوب السطحية يمكن أن تكون بمثابة مواقع لفتح الشقق، وأن تقلل إلى حد كبير من القوام المقيس.

وقد يكون من الضروري تحقيق الجودة السطحية المطلوبة، مع أن هذه العمليات يمكن أن تستحدث ضغوطاً على السطح تؤثر على النتائج، وقد تكون معالجة الحرارة الإجهادية مناسبة لبعض المواد بعد التهوية.

تحديد هوية مرتكبي الجرائم وتتبعهم

وتنفيذ نظام قوي لتحديد العينات أمر أساسي للحفاظ على سلامة البيانات، لا سيما في برامج الاختبار الكبيرة، وينبغي تحديد كل عينة بشكل فريد بعلامات لا تزال صالحة للاختبار، وينبغي أن تربط الوثائق بين كل عينة وبين موادها المصدرية، وتاريخ الإعداد، وظروف الاختبار.

ويكتسي التعقُّب أهمية خاصة عندما تُختبر مواد لأغراض التأهيل أو التصديق.() ويجب الاحتفاظ بالسجلات الكاملة للبيطريات المادية، وتاريخ التجهيز، ونتائج الاختبارات للوفاء بالمتطلبات التنظيمية.

شروط التكييف والتمهيد

وتحتاج مواد كثيرة إلى تكييف قبل الاختبار لضمان الاتساق في محتوى الرطوبة أو درجة الحرارة أو عوامل بيئية أخرى، فالبوليمرات والمركبات والمواد الهيدروجينية حساسة بوجه خاص للرطوبة وقد تتطلب تجفيف أو تكييفاً عند مستويات رطوبة محددة.

وتحدد معايير الاختبار عادة متطلبات التكييف، بما في ذلك طول المدة ودرجة الحرارة والرطوبة، وينبغي اختبار المبيدات بسرعة بعد التكييف لمنع حدوث تغيرات في الحالة، وبالنسبة للاختبارات المعتمدة على درجة الحرارة، يجب أن تصل العينات إلى التوازن الحراري عند درجة حرارة الاختبار قبل التحميل.

اقتناء البيانات وتحليلها

ويولد الاختبار المستحدث للمواد كميات كبيرة من البيانات التي يجب الحصول عليها وتجهيزها وتحليلها بدقة لاستخراج معلومات ذات مغزى عن الممتلكات المادية، كما أن ممارسات التداول السليم للبيانات تكفل موثوقية النتائج وإمكانية الإبلاغ عنها بفعالية.

نظم اقتناء البيانات

وتتيح الوصلات البينية البرمجية الصديقة للمستعملين تجربة غير ملائمة مع سمات مثل التمثيل الجغرافي في الوقت الحقيقي لخطوط الضغط ووحدات الاختبار القابلة للتأثر بالإجهاد، وتدمج أجهزة الاختبار الحديثة نظما متطورة لاقتناء البيانات تسجل في آن واحد القوة والتشريد والإجهاد وغير ذلك من البارامترات بأسعار أخذ العينات العالية.

وتشمل الاعتبارات الرئيسية لاقتناء البيانات ما يلي:

• معدّل أخذ العينات - يجب أن يكون كافياً لالتقاط الأحداث السريعة والمرور العابرين
• Resolution] - Determines the smallest measurable change in each parameter
• Synchronization] - يجب أن تكون القنوات المتعددة متزامنة زمنياً من أجل الربط الدقيق
• Data storage] - ينبغي الحفاظ على بيانات السحب لإعادة التحليل إذا لزم الأمر
• العرض في الوقت الحقيقي ] - يمكن رصد التقدم المحرز في الاختبار والكشف المبكر عن المشاكل

تجهيز البيانات والحد منها

وتحتاج بيانات اختبارات السحب عادة إلى تجهيز لحساب الممتلكات الهندسية، ويشمل ذلك تحويل القوة وقياسات التشريد إلى ضغط وإجهاد، وتطبيق التصويبات على الامتثال للآلات، وتحديد نقاط رئيسية على منحنىات الإجهاد مثل قوة الغلة والقوة المطلقة للانقراض.

ويمكن أن تجهز خوارزميات خفض البيانات الآلية مجموعات بيانات كبيرة بكفاءة، ولكن الرقابة البشرية لا تزال مهمة لتحديد الشذوذ أو القطع الأثرية أو الاختبارات غير الصحيحة، وطرائق الحساب الموحدة تكفل اتساق النتائج وقابليتها للمقارنة.

التحليل الإحصائي للنتائج

وتظهر الممتلكات المادية تفاوتا طبيعيا بسبب تفاوتات الهياكل الدقيقة، واختلافات إعداد العينات، وعدم التيقن، ويصنف التحليل الإحصائي هذا التباين ويتيح المقارنة المفيدة بين النتائج.

وتشمل التدابير الإحصائية المشتركة ما يلي:

• Mean (average)] - Central tendency of the data
• Standard deviation - Measure of data spread
• Coefficient of variation] - Normalized measure of variability
• Confidence intervals - Range within which the true mean likely falls
• [الكشف عن النتائج غير المألوفة] - تحديد النتائج الشاذة