Високоскоростна видеокамера, hpv-x2

Наблюдение на разрушаването на образци от CFRP с отворени отвори при изпитвания на опън

Въведение

Благодарение на превъзходната си специфична якост, дори в сравнение с други композитни материали, подсилената с въглеродни влакна пластмаса (CFRP) се използва в самолетите и някои транспортни средства с цел икономия на гориво чрез намаляване на теглото. Композитните материали имат отлични механични свойства. Въпреки това, обща характеристика на композитните материали е, че тяхната якост намалява значително, когато са нарязани. CFRP не прави изключение, така че изпитванията на образци с прорези са важни. В този случай изпитването се извършва с образци, нарязани с кръгъл отвор в центъра. В този експеримент са проведени изпитвания на опън с образци от CFRP (ламинатен метод [45/0/-45/90]2s) с обща дължина 150 mm, широчина 36 mm и дебелина 2,5 mm, подготвени с кръгъл отвор с диаметър 6 mm в центъра. Процесът на разрушаване на образците от CFRP е наблюдаван по време на изпитванията на опън. По-специално, важно е да се потвърди процесът на разрушаване на слабите области, като например периферията на кръглите отвори, за развитието на CFRP и да се потвърди валидността на CAE анализа. Тъй като обаче разрушаването на CFRP е крехко явление, при което разрушаването настъпва мигновено, то не може да бъде потвърдено с просто око. По тази причина за наблюдение на разрушаването се използват високоскоростни видеокамери. В този експеримент бяха получени синхронизирани изображения отпред и отстрани на образците с помощта на две високоскоростни видеокамери HPV-X2.

Система за измерване

При този експеримент прецизният универсален уред AG-Xplus и две високоскоростни видеокамери HPV-X2 бяха използвани две видеокамери. Таблица 1 показва инструментите използваните инструменти. За да се наблюдава разрушаването на образеца при изпитване на опън, се използва трябва да се задейства сигнал, синхронизиран с разрушаването да се предаде на високоскоростните видеокамери. На разрушаването започва в периферията на кръглата дупка. Съответно, алуминиево фолио е прикрепено към периферията на кръглата дупка с помощта на лепило, както е показано на фигура 1, така че проводимостта да се загуби, когато образецът се разруши. Отказът е наблюдаван, като е използвано това време за задействането на камерите.
Таблица 1 Оборудване за изпитване
Таблица 1 Оборудване за изпитване

Резултати от измерването

В таблица 2 са показани условията на измерване, а на фиг. 2 показва конфигурацията на теста. Както е показано на фиг. 2. разрушаването на образеца е регистрирано отпред чрез камера (1) и отстрани с камера (2). Фиг. 3 показва резултатите от изпитването с AG-Xplus. Началото на разрушаването където изпитвателната сила внезапно спада на фиг. 3. Фиг. 4 показва разрушаването на образеца, наблюдавано отпред, а на фиг. 5 - отстрани. Изображение (2) на фиг. 4 показва, че разрушаването започва от лявата страна на кръглата дупка. В изображение (3) пукнатина се появява и от дясната страна на кръглата дупка. Впоследствие пукнатините се развиват в посока ориентация от 45 градуса, ориентацията на влакната във външния слой. Освен това, с напредването на изпитването, бяха потвърдени множество пукнатини, както е показано на изображения (7) и (8). При наблюденията отстрани не е установено разрушаване потвърдено в момента на започване на разрушаването, а е само първоначално е потвърдено на изображение (5). Това вероятно се дължи на пукнатините са започнали в периферията на кръглата дупка е достигнала до страната на образеца в изображение (5). Впоследствие разрушаването е потвърдено в няколко слоя, с изключение на слоя от 0 градуса, на изображение (6). Освен това в снимка (7), разрушението е потвърдено в слоя от 0 градуса, след което разрушението се развива към външната повърхност. Крайното състояние на образеца е е показано на фиг. 6 и 7.
Таблица 2 Условия за измерване
Таблица 2 Условия за измерване
Фиг. 2 Конфигурация на теста
Фиг. 2 Конфигурация на теста
Фиг. 3 Резултати от теста
Фиг. 3 Резултати от теста
Фиг. 4 Изображения от камера (1) (5 μs между изображенията)
Фиг. 4 Изображения от камера (1) (5 μs между изображенията)
Фиг. 5 Изображения от камера (2) (5 μs между изображенията)
Фиг. 5 Изображения от камера (2) (5 μs между изображенията)
Фиг. 6 Образец след разрушаване (отпред)
Фиг. 6 Образец след разрушаване (отпред)
Фиг. 7 Образец след разрушаване (отстрани)
Фиг. 7 Образец след разрушаване (отстрани)

Заключение

Конвенционалната HPV-X доза няма синхронизираща функция и затова не е в състояние да да записва от две посоки. Освен това чувствителността на HPV-X е недостатъчна, така че не може да записва при изобразяване 500 000 кадъра в секунда или по-бързо. HPV-X2 е оборудван с функция за синхронизация и разполага с подобрена чувствителност, така че този инструмент е способен да синхронизирани записи със скорост 2 млн. кадъра в секунда, както е в този случай. Като в резултат на това могат да се наблюдават повреди при изпитванията на опън на материали като CFRP, които се разрушават при високи скорости. По принцип наблюденията на отказите често се записват от предната част на образеца. Въпреки това, добавянето на запис отстрани позволява да се потвърди процесът на разрушаване който не може да се наблюдава само отпред. В По-специално, при CFRP материали с различни влакна ориентация за всеки ламинарен слой, където разрушаването се развива по различен начин за всеки слой, както е показано в настоящата статия, процесът на разрушаване може да се наблюдава в по-подробно чрез запис от две посоки.

Споделете тази статия

Машини за високоскоростна камера

Допълнителни приложения

Икона на дясното меню