Vysokorýchlostná videokamera, hpv-x2

Pozorovanie porušenia vzoriek CFRP s otvorenými otvormi pri skúškach ťahom

Úvod

Plast vystužený uhlíkovými vláknami (CFRP), ktorý má vyššiu špecifickú pevnosť aj v porovnaní s inými kompozitnými materiálmi, sa používa v lietadlách a niektorých dopravných prostriedkoch na účely úspory paliva prostredníctvom zníženia hmotnosti. Kompozitné materiály majú vynikajúce mechanické vlastnosti. Všeobecnou vlastnosťou kompozitných materiálov je však to, že ich pevnosť sa výrazne znižuje, keď sú vrúbkované. CFRP nie je výnimkou, preto sú dôležité skúšky vzoriek so zárezmi. V tomto prípade sa skúšky vykonávajú pomocou vzoriek s vrúbkovaním s kruhovým otvorom v strede. V tomto experimente sa vykonali ťahové skúšky s použitím vzoriek CFRP (laminátová metóda [45/0/-45/90]2s) s celkovou dĺžkou 150 mm, šírkou 36 mm a hrúbkou 2,5 mm, pripravené s kruhovým otvorom 6 mm v strede. Proces porušenia vzoriek CFRP sa pozoroval počas ťahových skúšok. Pre vývoj CFRP je dôležité najmä potvrdenie procesu porušenia v slabých oblastiach, ako je obvod kruhových otvorov, a potvrdenie platnosti analýzy CAE. Keďže však zlyhanie CFRP je krehký jav, pri ktorom zlyhanie nastáva okamžite, nie je možné ho potvrdiť voľným okom. Z tohto dôvodu sa na pozorovanie poruchy používajú vysokorýchlostné videokamery. V tomto experimente sa pomocou dvoch vysokorýchlostných videokamier HPV-X2 získali synchronizované zábery na prednej a bočnej strane vzoriek.

Systém merania

V tomto experimente sa presný univerzálny prístroj AG-Xplus a dva vysokorýchlostné videokamery HPV-X2. boli použité kamery. V tabuľke 1 sú uvedené prístroje použité prístroje. Na pozorovanie porušenia vzorky pri skúške ťahom sa použila musí byť spúšťací signál synchronizovaný s poruchou do vysokorýchlostných videokamier. Na stránke . porucha sa začína na obvode kruhového otvoru. Preto bola na obvod pripevnená hliníková fólia kruhového otvoru pomocou lepidla, ako je znázornené na obr. 1, tak, aby sa vedenie stratilo, keď sa vzorka zlyhá. Zlyhanie sa pozorovalo pomocou tohto načasovania spúšťania kamier.

Výsledky merania

V tabuľke 2 sú uvedené podmienky merania a na obr. 2 znázorňuje testovaciu konfiguráciu. Ako je znázornené na obr. 2. porucha vzorky bola zaznamenaná spredu pomocou kamerou (1) a zo strany kamerou (2). Obr. 3 zobrazuje výsledky skúšky z prístroja AG-Xplus. Porucha sa začína kde skúšobná sila na obr. 3 náhle klesá. Obr. 4 ukazuje zlyhanie vzorky pozorované spredu, a na obr. 5 z boku. Obrázok (2) na obr. 4 ukazuje, že porucha začína na ľavej strane kruhového otvoru. Na stránke obrázku (3) sa trhlina objavuje aj na pravej strane kruhového otvoru. Následne trhliny postupujú v smere orientácii 45 stupňov, pričom orientácia vlákien vo vonkajšej vrstve. Ďalej, ako skúška postupovala, sa potvrdili viacnásobné trhliny, ako na obrázkoch (7) a (8). Pri pozorovaní z boku sa nevyskytlo žiadne zlyhanie potvrdené v čase, keď sa porucha začala, a bola len spočiatku potvrdená len na snímke (5). Je to pravdepodobne preto, že trhliny začali na okraji kruhového otvoru dosiahli bočnú stranu vzorky na snímke (5). Následne sa zlyhanie potvrdilo vo viacerých vrstvách, okrem vrstvy so stupňom 0 na snímke (6). Ďalej v na obrázku (7) sa zlyhanie potvrdilo vo vrstve 0 stupňov, po ktorej porucha postupovala smerom k vrstve vonkajšieho povrchu. Konečný stav vzorky je znázornený na obrázkoch 6 a 7.

Záver

Cinvenčná dávka HPV-X nemá synchronizačnú funkciu, a preto nie je schopná nahrávať z dvoch smerov. Takisto citlivosť HPV-X je nedostatočná, takže nemôže zaznamenávať pri zobrazovaní rýchlosťou 500 000 snímok za sekundu alebo vyššou. HPV-X2 je vybavená funkciou synchronizácie a funkciami zvýšenou citlivosťou, takže tento prístroj je schopný synchronizované záznamy s rýchlosťou 2 Mfps, ako v tomto prípade. Ako Výsledkom je, že pri skúškach ťahom možno pozorovať poruchy materiálov, ako je CFRP, ktoré zlyhávajú pri vysokých rýchlostiach. Vo všeobecnosti sa pozorovania porúch často zaznamenávajú z z prednej časti vzorky. Pridanie záznamu zo strany umožňuje potvrdiť proces poruchy ktorý sa nedá pozorovať len z prednej strany. Na stránke najmä pri materiáloch CFRP s rôznymi vláknami orientáciou pre každú vrstvu laminácie, kde je porucha prebieha pre každú vrstvu iným spôsobom, ako je uvedené v tomto článku, možno proces porušenia pozorovať v podrobnejšie pomocou záznamu z dvoch smerov.