Szybkość uwalniania energii G
Przy charakteryzowaniu włóknistych materiałów kompozytowych szybkość uwalniania energii odgrywa wybitną rolę jako parametry mechaniczne pękania.
Międzywarstwowa szybkość uwalniania energii G jest kluczową wielkością wykorzystywaną w materiałoznawstwie, a zwłaszcza w dziedzinie materiałów kompozytowych, do ilościowego określania propagacji pęknięć pomiędzy poszczególnymi warstwami laminatu kompozytowego. Wskazuje, ile energii potrzeba na jednostkę powierzchni, aby spowodować pęknięcie pomiędzy warstwami. Jest to bardzo interesujące, ponieważ pomaga w opracowywaniu i ocenie kompozytów i struktur w celu przewidywania i kontrolowania propagacji pęknięć, a tym samym integralności strukturalnej.
Do określenia szybkości uwalniania energii międzywarstwowej stosuje się następujące metody badawcze:
- Mode I jako Double Cantilever Beam (test DCB) zgodnie z ASTM D5528 - Wzrost pęknięcia w wyniku obciążenia rozciągającego normalnego do powierzchni pęknięcia / otwarcia pęknięcia
- Mode II zwykle w ENF Test (End Notch Flexure) zgodnie z ASTM D7905 - Rozwój pęknięć na skutek obciążenia ścinającego w przekroju laminatu
- Mixed Mode Bending Test (MMB Test) - umożliwia jednoczesne badanie wzrostu pęknięć w trybie I i trybie II, a tym samym oferuje zaletę polegającą na symulowaniu bardziej realistycznych warunków propagacji pęknięć w materiałach i konstrukcjach, co jest bardziej istotne w wielu praktycznych zastosowaniach niż rozpatrywanie oddzielnego trybu I lub trybu II
Przegląd norm Mode I Mode II Mixed Mode I/II Downloads Proszę o poradę
Znormalizowane metody wyznaczania szybkości uwalniania energii Gc
Metody badawcze określone w normach dotyczące określania szybkości uwalniania energii dostarczają informacji o energii związanej z obszarem pęknięcia, która musi zostać wykorzystana na określonej próbce testowej, aby wywołać pęknięcie. Wynikiem jest wartość opisująca wrażliwość laminatu na propagację pęknięć. Podczas pomiaru rozróżnia się w zależności od rodzaju naprężenia:
| Mode I* | Mode II | Mode II | Mixed Mode I/II | |
|---|---|---|---|---|
| Konstrukcja badawcza | Double Cantilever Beam Test (DCB Test) | End Notch Flexure Test (ENF Test) | Calibrated End Loaded Split Test (C-ELS Test) | Mixed Mode Test (MMB-Test) |
| Rodzaj obciążenia |
|
|
|
|
| Normy |
|
|
|
|
* Mode I jest najczęściej używany
Mode II End Notch Flexure (ENF) Test ASTM D7905, EN 6034
Mode II, Ścinanie w płaszczyźnie warstwy jest często mierzone w ENF Test (End Notch Flexure) .
Mode II Naprężenia można ogólnie wytwarzać i mierzyć w próbach zginania, a także w próbach rozciągania i ściskania z użyciem próbek z karbem.
Pomiar szybkości uwalniania energii w Mode II jest znormalizowany w ASTM D7905, EN 6034 jako próba zginania, która jest przeprowadzana jako 3-punktowe badanie na zginanie lub rzadziej jako 4-punktowe badanie na zginanie . W tym przypadku naprężenia ścinające występujące podczas próby zginania służą do napędzania pęknięcia do przodu.
Próbki do badań określa się jako SENB (Single End Notch Bending), ale ENF (End Notch Flexure) jest również powszechnym terminem. Pomiar ugięcia odbywa się z drogi trawersy (z korekcją sztywności) lub za pomocą czujnika drogi umieszczonego pośrodku.
Punkt inicjacji pęknięcia charakteryzuje się maksimum siły. Na koniec pomiaru próbkę chłodzi się w ciekłym azocie, a następnie całkowicie rozbija w celu pomiaru powierzchni pęknięć.
Mixed Mode Bending Test (MMB-Test) ASTM D6671
Mixed Mode Bending Test (MMB Test) umożliwia jednoczesne badanie wzrostu pęknięć w trybie I i trybie II, a tym samym oferuje zaletę polegającą na symulowaniu bardziej realistycznych warunków propagacji pęknięć w materiałach i konstrukcjach, co jest bardziej istotne w wielu praktycznych zastosowaniach niż rozpatrywanie oddzielnego trybu I lub trybu II.
- Mixed Mode Bending Test (MMB Test) jest opisany w normie ASTM D6671 .
- „Mixed Mode“ Zginanie można mierzyć na laminatach jednokierunkowych.
- Otwór pęknięcia (tryb I) powstaje poprzez przyłożenie siły rozciągającej poprzez zawiasy. Ścinanie w płaszczyźnie warstwy (tryb II) jest generowane przez naprężenie zginające. Zależność pomiędzy otwarciem pęknięcia a ścinaniem reguluje się poprzez regulację punktu przyłożenia siły na ramieniu dźwigni. Waha się od 100% obciążenia trybu II do znacznej nakładki trybu I.
Skorzystaj z wiodącego oprogramowania badawczego w badaniu materiałów
Oprogramowanie badawcze testXpert firmy ZwickRoell oferuje:
- Prosta obsługa: Rozpocznij badanie natychmiast i po prostu bądź ekspertem – z maksymalną ochroną.
- Bezpieczne i wydajne badanie: Skorzystaj z wiarygodnych wyników badań i maksymalnej wydajności badania.
- Elastyczna integracja: testXpert idealnie pasuje do wszystkich Twoich aplikacji i procesów – po prostu zapewnia bardziej efektywny Workflow
- Przyszłościowy Design: Oprogramowanie badawcze na cały cykl życia, gotowe na przyszłe zadania badawcze!