Hochgeschwindigkeits-Videokamera, hpv-x2

Beobachtung des Versagens von CFK-Proben mit offenen Löchern in Zugversuchen

Einführung

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) bietet eine höhere spezifische Festigkeit als andere Verbundwerkstoffe und wird in Flugzeugen und einigen Transportfahrzeugen eingesetzt, um durch Gewichtsreduzierung Kraftstoff zu sparen. Verbundwerkstoffe haben hervorragende mechanische Eigenschaften. Ein allgemeines Merkmal von Verbundwerkstoffen ist jedoch, dass ihre Festigkeit deutlich abnimmt, wenn sie eingekerbt werden. CFK ist da keine Ausnahme, weshalb Prüfungen an gekerbten Proben wichtig sind. In diesem Fall werden die Tests mit Proben durchgeführt, die in der Mitte ein kreisförmiges Loch aufweisen. In diesem Versuch wurden Zugversuche mit CFK-Proben (Laminatmethode [45/0/-45/90]2s) mit einer Gesamtlänge von 150 mm, einer Breite von 36 mm und einer Dicke von 2,5 mm, die mit einem 6 mm großen kreisförmigen Loch in der Mitte versehen waren. Der Versagensprozess der CFK-Proben wurde während der Zugversuche beobachtet. Insbesondere ist es für die Entwicklung von CFK wichtig, den Versagensprozess in schwachen Bereichen, wie z. B. am Rand von kreisförmigen Löchern, zu bestätigen und die Gültigkeit der CAE-Analyse zu belegen. Da das Versagen von CFK jedoch ein sprödes Phänomen ist, bei dem das Versagen sofort auftritt, kann es mit bloßem Auge nicht bestätigt werden. Aus diesem Grund werden Hochgeschwindigkeits-Videokameras verwendet, um das Versagen zu beobachten. In diesem Versuch wurden mit zwei HPV-X2 Hochgeschwindigkeits-Videokameras synchronisierte Bilder von der Vorderseite und der Seite der Proben aufgenommen.

Messsystem

In diesem Experiment wurden die Präzisions-Universalprüfmaschine AG-Xplus Prüfmaschine und zwei HPV-X2 Hochgeschwindigkeits-Videokameras Kameras verwendet. Tabelle 1 zeigt die verwendeten Instrumente verwendet. Um das Versagen der Probe im Zugversuch zu beobachten, muss ein muss ein mit dem Versagen synchronisiertes Triggersignal an die Hochgeschwindigkeits-Videokameras übertragen werden. Das Versagen beginnt an der Peripherie des kreisförmigen Lochs. Dementsprechend wurde eine Aluminiumfolie mit Klebstoff am Rand des kreisförmigen Lochs mit Klebstoff befestigt, wie in Abb. 1 gezeigt, so dass die Leitfähigkeit verloren geht, wenn der Probekörper versagt. Das Versagen wurde beobachtet, indem man diesen Zeitpunkt zum Auslösung der Kameras.
Tabelle 1 Prüfgeräte
Tabelle 1 Prüfgeräte

Ergebnisse der Messung

Tabelle 2 zeigt die Messbedingungen, und Abb. 2 zeigt den Versuchsaufbau. Wie in Abb. 2 dargestellt, wurde das wurde das Versagen des Probekörpers von vorne mit der Kamera (1) und von der Seite mit der Kamera (2) aufgenommen. Abb. 3 zeigt die Prüfergebnisse des AG-Xplus. Das Versagen beginnt wo die Prüfkraft in Abb. 3 plötzlich abfällt. Abb. 4 zeigt das Versagen des Probekörpers von vorne betrachtet, und Abb. 5 von der Seite. Bild (2) in Abb. 4 zeigt, dass das Versagen auf der linken Seite des runden Lochs beginnt. In Bild (3) erscheint ein Riss auch auf der rechten Seite des kreisförmigen Lochs. In der Folge schreiten die Risse in einer Ausrichtung von 45 Grad, der Ausrichtung der Fasern in der äußeren Schicht. Mit dem Fortschreiten der Prüfung wurden mehrere Risse bestätigt, wie in den Bildern (7) und (8). Bei den Beobachtungen von der Seite wurde kein Versagen zum Zeitpunkt des Versagensbeginns nicht bestätigt, sondern nur erst in Bild (5) bestätigt. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Risse am Rande des kreisförmigen Lochs begannen in Bild (5) die Seite des Probekörpers erreichten. In der Folge wurde das Versagen in mehreren Schichten bestätigt, mit Ausnahme der 0-Grad-Schicht in Bild (6). Außerdem wurde in Bild (7) wurde das Versagen in der 0-Grad-Schicht bestätigt, danach schritt das Versagen in Richtung der Außenseite fortschritt. Der endgültige Zustand des Probekörpers ist in Abb. 6 und 7 dargestellt.
Tabelle 2 Messbedingungen
Tabelle 2 Messbedingungen
Abb. 2 Testkonfiguration
Abb. 2 Testkonfiguration
Abb. 3 Testergebnisse
Abb. 3 Testergebnisse
Abb. 4 Bilder von Kamera (1) (5 μs zwischen den Bildern)
Abb. 4 Bilder von Kamera (1) (5 μs zwischen den Bildern)
Abb. 5 Bilder von Kamera (2) (5 μs zwischen den Bildern)
Abb. 5 Bilder von Kamera (2) (5 μs zwischen den Bildern)
Abb. 6 Probe nach dem Versagen (vorne)
Abb. 6 Probe nach dem Versagen (vorne)
Abb. 7 Probe nach dem Versagen (Seite)
Abb. 7 Probe nach dem Versagen (Seite)

Schlussfolgerung

Der herkömmliche HPV-X verfügt nicht über eine Synchronisationsfunktion und ist daher nicht in der Lage Aufnahme aus zwei Richtungen. Außerdem ist die Empfindlichkeit des Empfindlichkeit des HPV-X unzureichend, so dass es keine Aufnahmen mit Bildgebungsgeschwindigkeiten von 500.000 fps oder schneller. Die HPV-X2 ist ist mit einer Synchronisationsfunktion ausgestattet und bietet verbesserte Empfindlichkeit, so dass dieses Gerät in der Lage ist synchronisierte Aufnahmen mit 2 Mfps, wie in diesem Fall. Infolgedessen können Versagen bei Zugversuchen an Materialien wie Materialien wie CFK, die bei hohen Geschwindigkeiten versagen. Im Allgemeinen werden Versagensbeobachtungen oft von der der Vorderseite der Probe aufgezeichnet. Die zusätzliche Aufzeichnung von der Seite ermöglicht jedoch die Bestätigung des Versagensprozesses der nicht nur von der Vorderseite aus beobachtet werden kann. Unter bei CFK-Materialien mit unterschiedlichen Faserorientierungen Orientierungen für jede Schicht, bei denen das Versagen das Versagen in jeder Schicht auf unterschiedliche Weise verläuft, wie wie in diesem Artikel gezeigt, lässt sich der Versagensprozess detaillierter beobachtet werden, indem er aus zwei Richtungen aufgenommen wird.

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