Vysokorychlostní videokamera, hpv-x2

Pozorování porušení vzorků CFRP s otevřenými otvory při tahových zkouškách

Úvod

Plast vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP), který má vyšší měrnou pevnost i ve srovnání s jinými kompozitními materiály, se používá v letadlech a některých dopravních prostředcích za účelem úspory paliva díky snížení hmotnosti. Kompozitní materiály mají vynikající mechanické vlastnosti. Obecnou vlastností kompozitních materiálů však je, že jejich pevnost výrazně klesá, když jsou vroubkované. CFRP není výjimkou, a proto jsou důležité zkoušky vzorků s vrubem. V tomto případě se zkoušky provádějí pomocí vzorků s vrubem s kruhovým otvorem uprostřed. V tomto experimentu byly provedeny tahové zkoušky na vzorcích CFRP (laminátová metoda [45/0/-45/90]2s) o celkové délce 150 mm, šířce 36 mm a tloušťce 30 mm. 2,5 mm, připravených s kruhovým otvorem o průměru 6 mm uprostřed. Během tahových zkoušek byl pozorován proces porušení vzorků CFRP. Pro vývoj CFRP je důležité zejména potvrzení procesu porušení slabých oblastí, jako je obvod kruhových otvorů, a potvrzení platnosti analýzy CAE. Jelikož je však selhání CFRP křehkým jevem, při kterém dochází k selhání okamžitě, nelze jej potvrdit pouhým okem. Z tohoto důvodu se k pozorování poruchy používají vysokorychlostní videokamery. V tomto experimentu byly pomocí dvou vysokorychlostních videokamer HPV-X2 získány synchronizované snímky na přední a boční straně vzorků.

Systém měření

V tomto experimentu se přesný univerzální přístroj AG-Xplus a dva vysokorychlostní videokamery HPV-X2. byly použity dvě videokamery. V tabulce 1 jsou uvedeny přístroje použité přístroje. Pro pozorování porušení vzorku při zkoušce tahem se použil přístroj. musí být spouštěcí signál synchronizovaný s poruchou do vysokorychlostních videokamer. Na adrese Porušení začíná na obvodu kruhového otvoru. Proto byla na obvod připevněna hliníková fólie. pomocí lepidla, jak je znázorněno na obr. 1, tak, aby se vedení ztratilo, když vzorek došlo k poruše. Porucha byla pozorována pomocí tohoto načasování spuštění kamer.

Výsledky měření

Tabulka 2 uvádí podmínky měření a obr. 2 ukazuje zkušební konfiguraci. Jak je znázorněno na obr. 2. bylo selhání vzorku zaznamenáno zepředu pomocí kamerou (1) a z boku kamerou (2). Obr. 3 zobrazuje výsledky zkoušky z přístroje AG-Xplus. Porušení začíná kde na obr. 3 náhle klesá zkušební síla. Obr. 4 ukazuje selhání vzorku pozorované zepředu, a na obr. 5 z boku. Obrázek (2) na obr. 4 ukazuje, že porucha začíná na levé straně kruhového otvoru. Na stránce (3) se trhlina objevuje také na pravé straně otvoru. kruhového otvoru. Následně trhliny postupují ve směru orientaci 45 stupňů, což je orientace vláken. ve vnější vrstvě. Dále s postupem zkoušky, byly potvrzeny vícenásobné trhliny, jak je vidět na obrázcích (7) a (8). (8). Při pozorování z boku nedošlo k žádnému selhání. potvrzena v okamžiku, kdy porucha začala, a byla pouze zpočátku potvrzena pouze na snímku (5). To je pravděpodobně způsobeno tím, že trhliny začaly na okraji kruhového otvoru. dosáhly na snímku (5) boční strany vzorku. Následně bylo potvrzeno selhání ve více vrstvách, s výjimkou vrstvy 0 stupňů na snímku (6). Dále v na snímku (7) bylo potvrzeno selhání ve vrstvě 0 stupňů, poté se porucha rozšířila směrem k vrstvě vnějšího povrchu. Konečný stav vzorku je na obrázcích 6 a 7.

Závěr

Cinvenční dávka HPV-X nemá synchronizační funkci, a proto není schopna. nahrávat ze dvou směrů. Rovněž citlivost HPV-X je nedostatečná, takže nemůže zaznamenávat při zobrazování rychlostí 500 000 snímků za sekundu nebo vyšší. HPV-X2 je vybaven funkcí synchronizace a funkcemi zvýšenou citlivostí, takže tento přístroj je schopen synchronizované záznamy rychlostí 2 miliony snímků za sekundu, jako v tomto případě. Jako výsledkem je, že při tahových zkouškách lze pozorovat selhání materiálů, jako je CFRP, které selhávají při vysokých rychlostech. Obecně se pozorování poruch často zaznamenávají z z přední části vzorku. Přidáním záznamu z boku umožňuje potvrdit proces selhání který nelze pozorovat pouze zepředu. Na adrese zejména u materiálů CFRP s různými vlákny. s různou orientací jednotlivých vrstev laminace, kde je porucha probíhá pro každou vrstvu jinak, jak je znázorněno na obrázku. v tomto článku, lze proces porušování pozorovat ve podrobněji pomocí záznamu ze dvou směrů.