{"id":16374,"date":"2024-09-19T10:03:47","date_gmt":"2024-09-19T08:03:47","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.shimadzu-testing.com\/?p=16374"},"modified":"2025-02-05T11:19:15","modified_gmt":"2025-02-05T10:19:15","slug":"observing-the-failure-of-open-hole-cfrp-specimens-in-tensile-tests","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/shimadzu-testing.com\/de\/wissen-wie\/hochgeschwindigkeits-videokamera\/observing-the-failure-of-open-hole-cfrp-specimens-in-tensile-tests\/","title":{"rendered":"Beobachtung des Versagens von CFK-Proben mit offenen L\u00f6chern in Zugversuchen"},"content":{"rendered":"
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Einf\u00fchrung<\/strong><\/h2>\nKohlenstofffaserverst\u00e4rkter Kunststoff (CFK) bietet eine h\u00f6here 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 Pr\u00fcfungen an gekerbten Proben wichtig sind. In diesem Fall werden die Tests mit Proben durchgef\u00fchrt, die in der Mitte ein kreisf\u00f6rmiges Loch aufweisen. In diesem Versuch wurden Zugversuche mit CFK-Proben (Laminatmethode [45\/0\/-45\/90]2s) mit einer Gesamtl\u00e4nge von 150 mm, einer Breite von 36 mm und einer Dicke von\n2,5 mm, die mit einem 6 mm gro\u00dfen kreisf\u00f6rmigen Loch in der Mitte versehen waren. Der Versagensprozess der CFK-Proben wurde w\u00e4hrend der Zugversuche beobachtet. Insbesondere ist es f\u00fcr die Entwicklung von CFK wichtig, den Versagensprozess in schwachen Bereichen, wie z. B. am Rand von kreisf\u00f6rmigen L\u00f6chern, zu best\u00e4tigen und die G\u00fcltigkeit der CAE-Analyse zu belegen. Da das Versagen von CFK jedoch ein spr\u00f6des Ph\u00e4nomen ist, bei dem das Versagen sofort auftritt, kann es mit blo\u00dfem Auge nicht best\u00e4tigt 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.\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Messsystem<\/strong><\/h2>\nIn diesem Experiment wurden die Pr\u00e4zisions-Universalpr\u00fcfmaschine AG-Xplus\nPr\u00fcfmaschine und zwei HPV-X2 Hochgeschwindigkeits-Videokameras\nKameras verwendet. Tabelle 1 zeigt die verwendeten Instrumente\nverwendet. Um das Versagen der Probe im Zugversuch zu beobachten, muss ein\nmuss ein mit dem Versagen synchronisiertes Triggersignal\nan die Hochgeschwindigkeits-Videokameras \u00fcbertragen werden. Das\nVersagen beginnt an der Peripherie des kreisf\u00f6rmigen Lochs.\nDementsprechend wurde eine Aluminiumfolie mit Klebstoff am Rand\ndes kreisf\u00f6rmigen Lochs mit Klebstoff befestigt, wie in Abb. 1 gezeigt,\nso dass die Leitf\u00e4higkeit verloren geht, wenn der Probek\u00f6rper\nversagt. Das Versagen wurde beobachtet, indem man diesen Zeitpunkt zum\nAusl\u00f6sung der Kameras.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Tabelle\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Tabelle 1 Pr\u00fcfger\u00e4te<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Ergebnisse der Messung<\/h2>\nTabelle 2 zeigt die Messbedingungen, und Abb. 2\nzeigt den Versuchsaufbau. Wie in Abb. 2 dargestellt, wurde das\nwurde das Versagen des Probek\u00f6rpers von vorne mit der\nKamera (1) und von der Seite mit der Kamera (2) aufgenommen. Abb. 3\nzeigt die Pr\u00fcfergebnisse des AG-Xplus. Das Versagen beginnt\nwo die Pr\u00fcfkraft in Abb. 3 pl\u00f6tzlich abf\u00e4llt. Abb. 4\nzeigt das Versagen des Probek\u00f6rpers von vorne betrachtet,\nund Abb. 5 von der Seite. Bild (2) in Abb. 4 zeigt, dass\ndas Versagen auf der linken Seite des runden Lochs beginnt. In\nBild (3) erscheint ein Riss auch auf der rechten Seite des\nkreisf\u00f6rmigen Lochs. In der Folge schreiten die Risse in einer\nAusrichtung von 45 Grad, der Ausrichtung der Fasern\nin der \u00e4u\u00dferen Schicht. Mit dem Fortschreiten der Pr\u00fcfung\nwurden mehrere Risse best\u00e4tigt, wie in den Bildern (7) und\n(8). Bei den Beobachtungen von der Seite wurde kein Versagen\nzum Zeitpunkt des Versagensbeginns nicht best\u00e4tigt, sondern nur\nerst in Bild (5) best\u00e4tigt. Dies ist wahrscheinlich darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass die\nRisse am Rande des kreisf\u00f6rmigen Lochs begannen\nin Bild (5) die Seite des Probek\u00f6rpers erreichten.\nIn der Folge wurde das Versagen in mehreren Schichten best\u00e4tigt,\nmit Ausnahme der 0-Grad-Schicht in Bild (6). Au\u00dferdem wurde in\nBild (7) wurde das Versagen in der 0-Grad-Schicht best\u00e4tigt,\ndanach schritt das Versagen in Richtung der\nAu\u00dfenseite fortschritt. Der endg\u00fcltige Zustand des Probek\u00f6rpers ist\nin Abb. 6 und 7 dargestellt.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Tabelle\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Tabelle 2 Messbedingungen<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Abb. 2 Testkonfiguration<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Abb. 3 Testergebnisse<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Abb.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Abb. 4 Bilder von Kamera (1) (5 \u03bcs zwischen den Bildern)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Abb. 5 Bilder von Kamera (2) (5 \u03bcs zwischen den Bildern)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Abb.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Abb. 6 Probe nach dem Versagen (vorne)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Abb. 7 Probe nach dem Versagen (Seite)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Schlussfolgerung<\/h2>\nDer herk\u00f6mmliche HPV-X verf\u00fcgt nicht \u00fcber eine Synchronisationsfunktion und ist daher nicht in der Lage\nAufnahme aus zwei Richtungen. Au\u00dferdem ist die Empfindlichkeit des\nEmpfindlichkeit des HPV-X unzureichend, so dass es keine Aufnahmen mit\nBildgebungsgeschwindigkeiten von 500.000 fps oder schneller. Die HPV-X2 ist\nist mit einer Synchronisationsfunktion ausgestattet und bietet\nverbesserte Empfindlichkeit, so dass dieses Ger\u00e4t in der Lage ist\nsynchronisierte Aufnahmen mit 2 Mfps, wie in diesem Fall. Infolgedessen\nk\u00f6nnen Versagen bei Zugversuchen an Materialien wie\nMaterialien wie CFK, die bei hohen Geschwindigkeiten versagen.\nIm Allgemeinen werden Versagensbeobachtungen oft von der\nder Vorderseite der Probe aufgezeichnet. Die zus\u00e4tzliche Aufzeichnung\nvon der Seite erm\u00f6glicht jedoch die Best\u00e4tigung des Versagensprozesses\nder nicht nur von der Vorderseite aus beobachtet werden kann. Unter\nbei CFK-Materialien mit unterschiedlichen Faserorientierungen\nOrientierungen f\u00fcr jede Schicht, bei denen das Versagen\ndas Versagen in jeder Schicht auf unterschiedliche Weise verl\u00e4uft, wie\nwie in diesem Artikel gezeigt, l\u00e4sst sich der Versagensprozess\ndetaillierter beobachtet werden, indem er aus zwei Richtungen aufgenommen wird.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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