Verbund gewebte Materialien weisen einen komplexen Verformung mechanismus unter einachsigen Kompression lasten auf, begleitet von Fehler modi wie lokalem Knicken, inter laminarer Scherung und Faser bruch. Herkömmliche Kontakts trecker können nur lokale oder durchschnitt liche mechanische Reaktionen erhalten. Video-Exten someter haben eine begrenzte räumliche Auflösung, wobei die Mess freiheits grade auf axiale Querrichtungen und ein begrenztes Sichtfeld beschränkt sind. Es ist schwierig, die makros truktur elle Reaktion und die lokale Detail beobachtung in Einklang zu bringen.
Als berührungs lose Messtechnik basierend auf Vollfeld-Speckle-Bild anpassung,Digitale Bild korrelation (DIC)-TechnologieKann zur genauen und visuellen Charakterisierung von Oberflächen verschiebungs-und Dehnung feldern gemessener Objekte unter dynamischen und statischen Belastungen verwendet werden. Ein universi täres Material labor übernahm dieEnthüllerDigitale Bild korrelation (DIC) InstrumentZur Verfügung gestellt vonAgile GerätDurchführung einer Echtzeit überwachung der Vollfeld verschiebung und-belastung von Verbund werkstoffen während einachsiger Kompression belastung durch zuführen, wobei deren lokale Verformung eigenschaften und Schadens entwicklungs gesetze aufgedeckt werden.
2.1 Experimentelle Ausrüstung und Exemplare
Universal prüfmaschine: Wird für einachsige Kompression belastung verwendet.
RevealeR 3D quasi-statisch DIC-SystemUnabhängig entwickelt vonAgile Gerät, Mit Kern parametern von 4096 × 3000 @ 1fps.
Exemplar: Platten förmige Probe aus geflochtenem Verbund material.
2.2 Experimentelles Verfahren
Sprühen Sie nach dem Zufalls prinzip kontrast reiche Flecken auf die Oberfläche der Probe.
Reparieren Sie dieDIC-AusrüstungDirekt vor dem Exemplar, wobei das Sichtfeld die Ladefläche abdeckt.
Starten Sie die Universal prüfmaschine, um eine quasi statische mechanische Umgebung zu simulieren, wobei die Lade methode eine verdrängung gesteuerte einachsige Kompression ist.
Triggern Sie synchron dieDIC-SystemUm die Folge der Oberflächen bilder der Probe kontinuierlich zu sammeln, bis die Probe bricht.
Verwenden Sie RevealerDIC-SoftwareUm das Verschiebung sfeld und das Dehnung sfeld während des gesamten Ladevorgangs zu berechnen.
3.1 Datenanalyse für Verdrängung felder
DieDigitale Bild korrelation (DIC) InstrumentErfasste die Verschiebung entwicklung der Probe während des gesamten Kompression prozesses. Das resultierende Verschiebung sfeld zeigte räumliche Gradienten eigenschaften: Durch den Haupt riss begrenzt, war der Verschiebung swert des oberen Bereichs der Probe höher als der des unteren Bereichs. Der obere Bereich zeigte im Allgemeinen eine Gradienten verteilung, bei der die Verschiebung allmählich von oben nach unten zunahm, während die Gesamt verschiebung des unteren Bereichs gering war, was auf eine höhere Steifigkeit in diesem Bereich hinweist.
Um das Verformung verhalten verschiedener Bereiche während der Kompression zu quantifizieren, wurden mehrere rechteckige Analyse bereiche in der Nach bearbeitung derDIC-Software. Die durchschnitt liche resultierende Verschiebung jeder Region wurde separat berechnet, und die Kurve der Verschiebung variation mit der Zeit wurde aufgetragen. Die Ergebnisse lauten wie folgt:
Ich. Near-Loading-Region: Repräsentiert durch Bühnen rechtecke 0, 1 und 3 (Regionen nahe dem Lades ende), die durchschnitt liche resultierende Verschiebung nahm linear mit der Last zu und blieb lange Zeit im elastischen Stadium. Nach dem Eintritt in die Fließ stufe bei 340s nahm die Verschiebung stark zu, was die Verschlechterung der Materials teifigkeit wider spiegelte.
II. Übergangs bereich: Vertreten durch die Stufen rechtecke 4, 5 und 6 nahm die durchschnitt liche resultierende Verschiebung linear mit der Last in der elastischen Stufe zu. Bei ungefähr 192s beschleunigte sich die Verschiebung wachstums rate, und der erste Wendepunkt erschien in der Durchschnitts wert kurve, was darauf hinweist, dass das Material in die Ertrags stufe eingetreten ist.
III. Begrenzte Region: Die durchschnitt liche Verschiebung des Rechtecks 8 war durch das Rechteck 8 (Grenz beschränkung bereich) die kleinste. Dies zeigt an, dass dieser Bereich an das feste Ende angrenzt und starken Riss beschränkungen unterliegt. Bei 320 änderte sich die Steigung der Kurve abrupt, was darauf zurück zuführen war, dass das Material in die Versagens phase eintrat, was dem Durchdringen von Rissen und strukturellem Versagen entsprach.
3.2 Analyse von Strain feld daten
Das Haupt stamm feld der Probe wurde unter Verwendung von gemessenDigitale Bild korrelation (DIC)-TechnologieDies zeigt das Lokal isierungs verhalten und das Dämpfung gesetz des Dehnung feldes unter Last weiter auf. In ähnlicher Weise wurden zur Quant ifizierung des Dehnung entwicklungs verhaltens verschiedener Regionen während der Kom primi erung mehrere rechteckige Analyse bereiche in der Nach bearbeitung desDIC-SoftwareUm die maximale Haupt belastung zu verfolgen und die Kurve der Dehnung variation mit der Ladezeit zu zeichnen. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Ich. Nahe belastungs bereich: Vertreten durch die Stufen rechtecke 0, 1 und 3 (Regionen nahe dem Lades tück) lag der Haupt belastungs pegel bei einer mittleren Größe. Bei Belastung auf 320s nahm die Dehnung kurve abrupt ab, was darauf hinweist, dass die Faserbündel in diesem Bereich die kritische Spannung erreichten, die Steifigkeit abnahm und die Lager last auf den unteren Bereich übertragen wurde.
II. Übergangs bereich: Das Rechteck 6 grenzte an den Initiation bereich der inneren Mikrorisse im Material. Die Haupt belastungs kurve nahm bei 320s abrupt zu. Es wird gefolgert, dass Region 6 ein spezifischer Bereich der Faser orientierung im Verbund gewebe material ist, der zum Hauptziel der Last übertragung wird und die Dehnung entsprechend stark ansteigt.
III. Begrenzte Region: Für Rechteck 8 nahe der Grenze der Fixture Constraint war die durchschnitt liche Haupt belastung immer die höchste im gesamten Feld, die Dehnung kurve war die steilste und die Wachstums rate war die schnellste. was darauf hinweist, dass dies die gefährlich ste Region für die Schadens auslösung war.
Ich. In diesem Experiment hoch auflösende 3D quasi-statischDIC-TechnologieY wurde verwendet, um Vollfeld verdrängungs-und Dehnung daten von Verbund werkstoffen während eines Kompression versagens zu erhalten, was mit dem erwarteten mechanischen Verhalten des Materials überein stimmte.
II. Durch die Analyse der resultierenden Verschiebung trends in den Nah belastungs-, Übergangs-und Zwangs bereichen wurde eine quantitative Charakterisierung des lokalen Verformung verhaltens von Verbund gewebten Materialien während des Kompression prozesses erreicht.
III. Durch die Analyse der durchschnitt lichen Lagrange-Belastung in den Regionen der nahen Belastung, des Übergangs und der einges chränkten Regionen, es wurde festgestellt, dass das Haupt belastungs feld eine Dehnung konzentration szone in der Nähe des oberen und unteren Teils der Riss zone bildete. Die Dehnung werte anderer Rechtecke korrelierten negativ mit dem Abstand vom Riss. Der Wendepunkt der Dehnung kurve in Regionen mit hoher Dehnung (wie Region 6) kann als Grundlage für die Beurteilung der Schadens auslösung verwendet werden.
IV. DieDIC-ExperimentBietet visuelle Daten unterstützung für den Kompression schaden mechanismus von Verbund werkstoffen und hat eine leitende Bedeutung für die Leistungs bewertung und Struktur optimierung von Verbund gewebten.
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