Úvod
Plast vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP) je kompozitní materiál s mimořádně vysokou měrnou pevností. Používá se v letadlech a v některých dopravních prostředcích ke snížení nákladů na palivo snížením hmotnosti. Ačkoli má jako kompozitní materiál některé vynikající mechanické vlastnosti, při poškození v rovině vykazuje křehké chování při poruše, kdy se lom šíří okamžitě od místa poškození. Vývoj CFRP proto zahrnuje nejen testování materiálu, ale také pozorování poruch materiálu, aby se ověřila místa lomu ve slabých místech. Kromě toho se selhání materiálu pozoruje za účelem posouzení platnosti počítačem podporovaného inženýrství (CAE) v poslední době. Jak bylo uvedeno výše, k lomové události v CFRP dochází extrémně rychle a nelze ji pozorovat pouhým okem, proto se používá vysokorychlostní videokamera. Společnost Shimadzu již v minulosti vydala na toto téma aplikační novinky (č. V017 Pozorování porušení materiálů CFRP při vysokorychlostních tahových zkouškách). Vysokorychlostní tahové zkoušky zahrnují okamžitou dobu zkoušení. Aby se tomu vyhovělo, používá se stroboskop schopný okamžitě emitovat velmi intenzivní světlo, čímž se dosáhne rychlosti snímání obrazu přes 1 milion snímků za sekundu. Zatímco statické zkoušky zahrnují delší dobu zkoušení s metalhalogenidovou výbojkou používanou jako zdroj světla pro kontinuální osvětlení (relativně slabý zdroj světla ve srovnání se stroboskopem), která nemůže produkovat dostatek světla pro zachycení snímků rychlostí více než 500 tisíc snímků za sekundu. Nově vyvinutá kamera HPV-X2 je šestkrát citlivější než předchozí kamera HPV-X, což jí umožňuje zachytit více než 1 milion snímků za sekundu i při použití halogenidové lampy jako zdroje světla. V tomto článku demonstrujeme pozorování jednosměrného porušení CFRP při statické zkoušce.
Měření
Při experimentech byl použit přesný univerzální zkušební stroj AG-Xplus a vysokorychlostní videokamera HPV-X2. Použité vybavení je uvedeno v tabulce 1. Pozorování selhání materiálu při zkoušce tahem vyžaduje signál, který spustí vysokorychlostní videokameru v čase selhání materiálu. Vzhledem k tomu, že při poruše jednosměrného CFRP se trhliny šíří ve směru jednosměrných vláken, připevnili jsme hliníkovou fólii kolmo ke směru vláken pomocí lepidla. Vzorek s připevněnou hliníkovou fólií je znázorněn na obr. 1. Přerušení vedení přes hliníkovou fólii způsobené porušením vzorku vyvolá pozorování poruchového děje. Porušení jednosměrného CFRP je znázorněno na obr. 4. Podélné trhliny jsou patrné na levé straně. vzorku na obrázku (2) na obr. 4. Na snímku (3) jsou tyto trhliny rozšířily až k horní kartě. Podélné trhliny jsou vidět také na pravé straně. na snímku (3). Na snímku (6) je pozdější pohled na na vzorek v okamžiku, kdy se rozpadá. Použití HPV-X2 umožňuje pozorovat selhání CFRP během statické zkoušky. tahových zkoušek, což je užitečné pro budoucí zkoušky CFRP pro vývoj CFR.
Výsledky
Pohled na test je znázorněn na obr. 2 a obr. 3. Jak je znázorněno na obr. 3, na přípravcích kolem vzorku je také připevněna hliníková fólie, aby se na vzorek soustředilo světlo. Podmínky zkoušky jsou uvedeny v tabulce 2.
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 