Въведение
Пластмасата, подсилена с въглеродни влакна (CFRP), е композитен материал с особено висока специфична якост. Той се използва в самолетите и в някои транспортни съоръжения за намаляване на разходите за гориво чрез намаляване на теглото. Макар че има някои отлични механични характеристики като композитен материал, при повреда в равнината той се характеризира с крехко поведение при разрушаване, като разрушението се разпространява незабавно от мястото на повредата. Следователно разработването на CFRP включва не само изпитване на материала, но и наблюдение на разрушаването на материала, за да се провери за местата на разрушаване в слабите точки. Освен това разрушаването на материала се наблюдава, за да се оцени валидността на компютърно подпомогнатото инженерство (CAE) в последно време. Както бе споменато по-горе, събитието на разрушаване на CFRP се случва изключително бързо и не може да се наблюдава с невъоръжено око, затова се използва високоскоростна видеокамера. В миналото Shimadzu е публикувала новина за приложение по тази тема (№ V017 "Наблюдение на разрушаването на CFRP материали при високоскоростни изпитвания на опън"). Високоскоростните изпитвания на опън включват мигновено време за изпитване. За да се съобрази с това, се използва стробоскоп, способен да излъчва много интензивна светлина мигновено, за да се постигне скорост на заснемане на изображенията над 1 милион кадъра/секунда. В същото време статичното изпитване включва по-дълго време за изпитване с металохалогенна лампа, използвана като източник на светлина за непрекъснато осветление (сравнително слаб източник на светлина в сравнение със строба), която не може да произведе достатъчно светлина за заснемане на изображения със скорост над 500 000 кадъра/секунда. Новоразработената камера HPV-X2 е 6 пъти по-чувствителна от предишната камера HPV-X, което ѝ позволява да заснема над 1 милион кадъра/секунда, използвайки дори метал-халогенна лампа като източник на светлина. В тази статия демонстрираме наблюдение на разрушаване на еднопосочни CFRP при статично изпитване.
Измерване
При експериментите бяха използвани прецизната универсална машина за изпитване AG-Xplus и високоскоростната видеокамера HPV-X2. Използваното оборудване е показано в таблица 1. Наблюдението на разрушаването на материала по време на изпитването на опън изисква сигнал, който да задейства високоскоростната видеокамера във времето на разрушаването на материала. Тъй като при разрушаване на еднопосочни CFRP пукнатините се разпространяват по посока на еднопосочните влакна, ние прикрепихме с лепило алуминиево фолио перпендикулярно на посоката на влакната. Образец с прикрепено алуминиево фолио е показан на фиг. 1. Прекъсването на проводимостта през алуминиевото фолио, причинено от скъсване на образеца, води до наблюдение на събитието на разрушение. Разрушаването на еднопосочен CFRP е показано на фиг. 4. Надлъжни пукнатини се виждат от лявата страна на образец на снимка (2) от фиг. 4. На изображение (3) тези пукнатини са се разпространили до горния раздел. Надлъжни пукнатини могат да се видят и от дясната страна на образеца на снимка (3). Изображение (6) е по-късен изглед на образеца в момента на разпадането му. Използване на HPV-X2 позволява да се наблюдава разрушаването на CFRP по време на статично на опън, което е полезно за бъдещи изпитвания на CFRP за разработването на CFRP.
Резултати
Изглед на теста е показан на фиг. 2 и фиг. 3. Както е показано на фиг. 3, към приспособленията около образеца е прикрепено и алуминиево фолио, за да се фокусира светлината върху образеца. Условията на изпитването са показани в таблица 2.
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 