Испитувања на истегнување на пластика армирана со јаглеродни влакна (CFRP) на трагата на оштетување; Квалитет
Испитувања на истегнување на пластика армирана со јаглеродни влакна (CFRP)
Следење на штетата
Се развиваат бројни нови материјали со цел да се балансираат барањата на автомобилската индустрија во однос на намалувањето на тежината. Во случај на пластика и композити, ова се, на пример, армирана пластика со јаглеродни влакна (CFRP) и армирана пластика со стаклени влакна (GFRP). Тука е важно да се комбинираат својствата за намалување на телесната тежина и висока јачина. Различни материјали веќе се користат, но постојано се истражуваат во оваа насока. Композитните материјали имаат комплицирана внатрешна структура, така што може да се појават различни типови на дефекти или дефекти отколку кај конвенционалните материјали. Ако основната причина за неуспехот може да се илустрира преку симулации на структурна анализа, развојот на автомобилски делови направени од композитни материјали прави големи чекори напред.
Затоа е важно да се разбере механизмот со кој потекнува и се уништува. Нов метод за тестирање што Шимаџу го разви заедно со јапонската вселенска агенција Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ја известува структурата на композитните материјали. Прецизна машина за универзално испитување Автограм AG-X плус 250 kN и брза видео камера Hyper Vision HPV-X се користат за одредување на однесувањето на статичното кршење на CFRP засновано на кривата на амортизација на силата на тестот и сликите на фрактурата на материјалот.
За тестови, направен е CFRP ламинатен лим со ламиниран пред-импрегниран материјал со влакна распоредени во една насока. Беа ламинирани 16 слоеви на материјал со влакна распоредени на + 45 °, 0 °, -45 ° и + 90 ° во 2-слоен аранжман. Во центарот на примерокот од оваа ламинатна плоча CFRP се дупчи дупка со дијаметар од 6 mm. Познато е дека точките на прекин лесно се шират во композитни материјали од оригинално место на оштетување. Ако има пукнатина или дупка, јачината на материјалот е значително намалена. Со цел безбедна употреба на материјали за CFRP, затоа е исклучително важно да се процени јачината на примероците со отворени дупнатини.
Машината за тестирање генерира сигнал за камера
Во овој тест, беше употребена промена на оптоварувањето при кршење на примерокот за активирање на брзата видео камера HPV-X. Поточно, машината со прецизно универзално испитување AG-X-plus е поставена за да произведува сигнал веднаш штом тест силата на примерокот достигне половина од својот максимум. Овој сигнал се испраќа до видео камерата со голема брзина.
Снимката може да се толкува дека примерокот се скршил во моментот кога е достигната максималната сила на тестот, т.е. во времето кога примерокот бил ненадејно ослободен. Овој систем за тестирање може да се искористи за да се изврши скенирање со голема брзина со цел детално да се измери промената на тест-силата во опсегот на максималната сила на тестот. Временскиот интервал помеѓу точките на податоците во заговорот за тест сила е 3,3 μs.
Понатамошните слики од 1 до 8 (соседна слика) го покажуваат однесувањето на примерокот за време на процесот на фрактура во областа на дупчотината. Сликата 1 го покажува моментот на пукање што се јавува во површината на слојот + 45 °. На оваа слика, применливото затегнувачко оптоварување ја деформира кружната дупнатина, со дијаметар на дупката што е околу 1,4 пати поголем во правец на повлекување отколку нормално на правецот на влечење.
На слика 2 (горната десна слика), пукнатините што се појавија напредуваат околу тркалезната дупка долж површината во позиција + 45 °. На фотографиите од 3 до 6, може да се забележи значителна промена во надворешниот изглед на примерокот близу до крајот на пукнатината што продолжува надолу десно од кружната дупка за дупчење. Ова сугерира дека не само што се кршат површинскиот слој, туку и внатрешните слоеви. Врз основа на слики од истата област и состојбата на внатрешните слоеви, што може да се види на работ на кружниот отвор на сликите 7 и 8, внатрешната фрактура се разви брзо во 18 μs временски интервал помеѓу сликите 3 и 8.
Дигиталната анализа на корелација на сликата (ДИЦ) (слика десно) спроведена на снимките од набationsудувањата на фрактурите покажува: Црното укажува на области на површинскиот слој со ниски нивоа на стрес во примерокот и црвени подрачја под значителен стрес. Кога се гледаат сликите од 1 до 4, се појавува дека товарот во близина на тркалезната дупнатина се дистрибуира дијагонално налево (-45 °) и надолу лево (+ 45 °). Сликите 5 до 8 го прикажуваат фокусот на товарот дијагонално во правец на долниот десен (-45 °) и горниот десен (+ 45 °) на дупнатината во областите што не беа видливи на сликите од 1 до 4. Ова укажува на настан во површинскиот слој на примерокот што личи на процеси на фрактури кои често се наоѓаат при затегнувачки тестови на податливи метални материјали, на пример, размножување на пукнатини во насока на максимален напон на смолкнување. ■