DIC Analysis in High-Speed Tensile Test of CFRP
Aplikace | 2026 | ShimadzuInstrumentace
Vysokorychlostní záznam dynamických dějů je klíčový pro studium křehkého lomu materiálů, jako je uhlíkem plněný kompozit CFRP. Díky kombinaci vysoké snímací frekvence a prostorového rozlišení lze detailně sledovat vznik a šíření trhlin, což přispívá k lepšímu návrhu a validaci odolných konstrukčních prvků.
Cílem studie bylo porovnat výkon nové vysokorychlostní kamery Hyper Vision HPV-X3 se starším modelem HPV-X2 při aplikaci v digitální obrazové korelaci (DIC) během vysokorychlostního tažného testu CFRP. Pomocí přístroje HITS-TX se sledovalo soustředění deformace až k iniciaci a šíření trhliny.
Pro analýzu bylo na povrch plochého vzorku CFRP naneseno náhodné kontrastní značení. Přerušení tenké hliníkové fólie na zadní straně vzorku sloužilo jako spouštěč záznamu. Během testu s rychlostí 10 m/s se zaznamenaly snímky s mikrosekundovým intervalem a následně byly vyhodnoceny pomocí DIC softwaru.
Nová kamera HPV-X3 zachytila ve srovnání s model X2 zřetelnější a detailnější mapy napětí, zejména těsně před iniciací trhliny. Díky trojnásobnému rozlišení bylo možné lokalizovat koncentraci deformace v oblasti 45° směrnice s vysokou přesností. Série 12 snímků ukázala postupné soustředění napětí, vznik trhliny a úplné rozlomení vzorku.
Očekává se další rozvoj kamerových systémů s frekvencí přes 50 Mfps a rozlišením v megapixelech. Integrace umělé inteligence pro automatizovanou detekci míst iniciace trhlin a 3D DIC analýzy umožní komplexnější charakterizaci materiálů. Kombinace s pokročilými osvětlovacími technikami a synchronizací více senzorů slibuje hlubší vhled do mechaniky porušení kompozitů.
Použití vysokorychlostní kamery HPV-X3 ve spojení s HITS-TX a DIC analýzou prokázalo výrazné zlepšení sledování deformací a iniciace trhlin v CFRP. Nový systém nabízí nástroj pro kvalitativní i kvantitativní hodnocení mechanické odolnosti křehkých materiálů, což podpoří další vývoj a aplikace pokročilých kompozitů.
Laboratorní přístroje
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Vysokorychlostní záznam dynamických dějů je klíčový pro studium křehkého lomu materiálů, jako je uhlíkem plněný kompozit CFRP. Díky kombinaci vysoké snímací frekvence a prostorového rozlišení lze detailně sledovat vznik a šíření trhlin, což přispívá k lepšímu návrhu a validaci odolných konstrukčních prvků.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo porovnat výkon nové vysokorychlostní kamery Hyper Vision HPV-X3 se starším modelem HPV-X2 při aplikaci v digitální obrazové korelaci (DIC) během vysokorychlostního tažného testu CFRP. Pomocí přístroje HITS-TX se sledovalo soustředění deformace až k iniciaci a šíření trhliny.
Použitá metodika a instrumentace
Pro analýzu bylo na povrch plochého vzorku CFRP naneseno náhodné kontrastní značení. Přerušení tenké hliníkové fólie na zadní straně vzorku sloužilo jako spouštěč záznamu. Během testu s rychlostí 10 m/s se zaznamenaly snímky s mikrosekundovým intervalem a následně byly vyhodnoceny pomocí DIC softwaru.
Použitá instrumentace
- Vysokorychlostní kamera Hyper Vision HPV-X3 (20 Mfps, rozlišení 300 kpx)
- Referenční kamera Hyper Vision HPV-X2 (10 Mfps, rozlišení 100 kpx)
- Zařízení HITS-TX pro vysokorychlostní tažné testy (max. rychlost 20 m/s, snímač síly 10 kN)
- Makroobjektiv 105 mm pro detailní záznam povrchu vzorku
- Stroboskopické osvětlení pro konstantní nasvícení
- Software VIC-2D pro digitální obrazovou korelaci
Hlavní výsledky a diskuse
Nová kamera HPV-X3 zachytila ve srovnání s model X2 zřetelnější a detailnější mapy napětí, zejména těsně před iniciací trhliny. Díky trojnásobnému rozlišení bylo možné lokalizovat koncentraci deformace v oblasti 45° směrnice s vysokou přesností. Série 12 snímků ukázala postupné soustředění napětí, vznik trhliny a úplné rozlomení vzorku.
Přínosy a praktické využití metody
- Detailní sledování iniciace a šíření trhlin pro vývoj odolnějších kompozitů
- Optimalizace návrhu konstrukčních dílů v letectví, automobilovém průmyslu a sportovním vybavení
- Vyšší spolehlivost DIC měření díky kombinaci vysoké frekvence a rozlišení záznamu
- Možnost validace numerických modelů chování CFRP materiálů v reálném čase
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozvoj kamerových systémů s frekvencí přes 50 Mfps a rozlišením v megapixelech. Integrace umělé inteligence pro automatizovanou detekci míst iniciace trhlin a 3D DIC analýzy umožní komplexnější charakterizaci materiálů. Kombinace s pokročilými osvětlovacími technikami a synchronizací více senzorů slibuje hlubší vhled do mechaniky porušení kompozitů.
Závěr
Použití vysokorychlostní kamery HPV-X3 ve spojení s HITS-TX a DIC analýzou prokázalo výrazné zlepšení sledování deformací a iniciace trhlin v CFRP. Nový systém nabízí nástroj pro kvalitativní i kvantitativní hodnocení mechanické odolnosti křehkých materiálů, což podpoří další vývoj a aplikace pokročilých kompozitů.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Test Speed Dependence Evaluation of Shear Strength of Adhesive and Fracture Observation
2024|Shimadzu|Aplikace
High-Speed Impact Testing Machine HITS -TX Hyper Vision HPV -X2 High-Speed Video Camera Application News Test Speed Dependence Evaluation of Shear Strength of Adhesive and Fracture Observation Yuki Nishikawa, Fumiaki Yano, Tsubasa Yamamoto User Benefits Test speed dependence evaluation…
Klíčová slova
shear, shearspeed, speeddisplacement, displacementstrength, strengthtest, testmpa, mpaadhesive, adhesiveinquiry, inquirydependence, dependencefracture, fracturechuck, chuckcamera, cameravideo, videoadhesives, adhesivesspecimen
3D-DIC Analysis in Compression Test of Glass Tube
2026|Shimadzu|Aplikace
HyperVision HPV -X3 High-Speed Video Camera Autograph AGX -V2 Series Precision Universal Testing Machine Application News 3D-DIC Analysis in Compression Test of Glass Tube Fumiaki Yano, Yuki Nishikawa User Benefits The HPV-X3 high-speed video camera has resolution three times…
Klíčová slova
strain, strainrecording, recordinginquiry, inquirycrack, crackspecimen, specimencompression, compressioncamera, cameravideo, videospeed, speednews, newsfracture, fractureillumination, illuminationmfps, mfpsunfractured, unfracturedobservation
High-Speed Video Camera HyperVision HPV-X3
2025|Shimadzu|Brožury a specifikace
C220-E020 High-Speed Video Camera HyperVision HPV-X3 Visualization Technology that Drives Science and Technology Visualization technology has been responsible for dramatic advances in medical care and the industrial sector. For example, the invention of the microscope allowed humans to observe microscopic…
Klíčová slova
image, imagecamera, cameraillumination, illuminationsensor, sensorcapture, captureframe, frameoutput, outputmemory, memoryimages, imagesinput, inputexternal, externalrecording, recordingtiming, timingsynchronized, synchronizedblast
CFRP Analysis, Testing and Inspection Evaluation Instruments
2015|Shimadzu|Brožury a specifikace
CFRP Analysis, Testing and Inspection Evaluation Instruments C10G-E037 Contributing to Improved CFRP Performance and Reliability CFRP Analysis, Testing and Inspection Evaluation Instruments global w430×h280 M Analysis, Testing, and Inspection Evaluation Instruments That Contribute to Improved Performance and Reliability in Carbon…
Klíčová slova
cfrp, cfrpobservations, observationsfiber, fibercfrps, cfrpsray, raytensile, tensiletester, testerautograph, autographtests, testsshear, shearcharacteristics, characteristicstesting, testingfracture, fracturestrength, strengthsample