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“輕量化神器”復合材料如何應對沖擊損傷?

更新時間:2022-09-25瀏(liu)覽:737次






復合材料因其重(zhong)量輕、比(bi)強(qiang)度高、抗疲勞性能(neng)好(hao)、適合一體化(hua)設計等(deng)特性,在航空航天、新(xin)能(neng)源汽車、化(hua)工等(deng)行業被廣泛應用。


貫穿復(fu)合材料研究最引人注目的是其沖擊損傷問題,無(wu)論是(shi)相關的(de)(de)材料研究(jiu),結構(gou)設計的(de)(de)重點還是(shi)工(gong)藝制造(zao)和維護(hu)問題,碳(tan)纖維復合材料一(yi)進入解決輕量化(hua)需求的(de)(de)應用,遇到的技術關鍵就是沖擊(ji)損傷




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CAI 試驗方法要點





復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)沖擊(ji)后壓縮強度(Compression After Impact,CAI)試驗(yan)主要(yao)用于定(ding)義復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)在經歷沖擊(ji)載荷后的(de)抗損傷能力,在航空復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)領域(yu)已經是(shi)標(biao)準化測試,涉及ASTM D7136/7137、GB/T21239、 空客(ke)AITM 1.0010、波音BSS 7260等標(biao)準。


自1980年代起,CAI 試驗方(fang)法經(jing)歷(li)了多次討論修訂(ding)完善,其中 ASTM D7136 和 D7136M 在全(quan)球范圍內(nei)被廣泛傳(chuan)播(bo)與使用。


以 ASTM D7136M 為例,其要(yao)點為:使用公制 100mmx150mm 的矩(ju)形樣品,推(tui)薦試樣(yang)厚度 h 為 4-6mm,使用落錘(chui)總質量為 5.5±0.25kg 直徑為 16±0.1mm、硬度為 60~62HRC 的半(ban)球(qiu)形光滑沖(chong)擊頭,以 6.7J/mm×h(樣品(pin)厚度)的能(neng)量沖擊(ji)試樣。


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Instron CAI 沖擊夾具


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Bluehill IMPACT 軟件內置常見的 CAI 沖擊試驗方法


為(wei)了避免試驗(yan)過程中沖(chong)頭多次(ci)沖(chong)擊(ji)樣(yang)品造成(cheng)額外損(sun)傷,落錘試驗(yan)機(ji)配備防(fang)二(er)次(ci)沖(chong)擊(ji)功能,精確的預損(sun)傷形成(cheng)后再(zai)使(shi)用萬能材(cai)料試驗(yan)機(ji)對樣(yang)品進(jin)行壓縮或拉伸測(ce)試。


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試驗解決方案


Instron 作(zuo)為落(luo)錘沖(chong)擊試驗機(ji)的(de)行業代名詞,整(zheng)合(he)吸收了原美(mei)國(guo) Dynatup 和意大利 CEAST 的(de)技術優勢,不斷(duan)迭代升級,在全球各行各業尤其是復合(he)材(cai)料行業被廣泛應用于品質控制和研發。


從防(fang)止(zhi)應(ying)力和振動松(song)動的螺紋厭氧膠、防(fang)震地腳(jiao)、氣動阻止(zhi)二次沖擊裝置,每一處(chu)細節(jie)都會被千錘百(bai) “沖" ,以(yi)高于(yu)各國以(yi)及行(xing)業要求規范充分驗證后推(tui)向市(shi)場。


Instron® 9400 系列落錘沖擊試驗機可(ke)研究層壓板的沖(chong)擊(ji)損傷容限, 并(bing)確(que)定不同沖(chong)擊(ji)能量對殘余強度的影響。


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Instron 落錘試驗系統


Bluehill Impact 軟件可幫助用戶輕(qing)松(song)獲取整個沖擊過程中(zhong)每個細節的(de)精確信息,從能量(liang)(liang)和時間的(de)曲線(xian)上可以清楚地看到(dao)施加的(de)能量(liang)(liang)、吸收能、彈性能等(deng)信息。


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典(dian)型的復合材料CAI曲(qu)線


此外,Instron 的(de)溫(wen)度環境箱可(ke)提供(gong)廣泛的(de)溫(wen)度測試能力,幫(bang)助用戶研(yan)究相(xiang)同(tong)材料在高達 300°C 的(de)高溫(wen)環境中可(ke)能發生的(de)反應(ying)。


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溫度環境箱





 

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