Laboratorní přístroje
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Význam tématu
Analýza lomového chování křemenných materiálů je klíčová pro vývoj bezpečnějších a odolnějších součástí v automobilovém, elektronickém i stavebním průmyslu. Vzhledem k rychlosti a křehkosti lomu skla je nezbytné využít vysoce rychlé zobrazovací systémy a trojrozměrnou digitální korelaci (3D-DIC) pro detailní sledování vzniku a šíření trhlin.
Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo sledovat průběh lomu skleněné trubice při axiálním stlačení a kvantifikovat rozložení deformace před a po vzniku trhlin. Pro tento účel byly současně použity dvě kamery HPV-X3 a analýza 3D-DIC, která umožňuje měření prostorového pole deformací na zakřiveném povrchu vzorku.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorek: skleněná trubice (vnější průměr 20 mm, vnitřní 18 mm, výška 40 mm) bylo stlačeno v axiálním směru na přístroji AGX-V2 (100 kN). Povrch vzorku byl opatřen náhodným kontrastním vzorem pro 3D-DIC. Souběžné snímání probíhalo dvěma kamerami HPV-X3 s makroobjektivy 100 mm a osvětlovacím zdrojem SLG-600G. Snímání bylo spuštěno akcelerometrem při snímkové frekvenci 5 Mfps.
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza obrazu ukázala, že iniciace trhliny nastává náhle a šíří se nejprve podélně podél trubice, následně se obtáčí kolem jejího obvodu. 3D-DIC odhalila koncentraci stlačovací deformace před čelem trhliny (barevně zobrazená fialově), která se s postupujícím lomem posouvala po obvodu. Po propagaci trhliny došlo k rapidnímu poklesu deformace (barevně červeně) v předchozí napjaté oblasti.
Přínosy a praktické využití metody
- Možnost zachytit a lokalizovat iniciaci lomu v reálném čase.
- Kvantifikace prostorového rozložení deformace před trhlinou i po její propagaci.
- Vhodné nástroje pro výzkum nových skelných kompozitů, zajištění kvality a validaci numerických simulací.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další nárůst snímacích frekvencí a rozlišení vysokorychlostních kamer, integrace s umělou inteligencí pro automatickou detekci lomu a rozšíření metodiky na další křehké materiály v oblasti biomateriálů či elektronických skel. Real-time zpracování dat 3D-DIC může významně urychlit vývoj nových materiálů.
Závěr
Studie prokázala efektivitu kombinace dvou kamer HPV-X3 a 3D-DIC analýzy při sledování a kvantifikaci lomu skleněné trubice během axiálního stlačení. Metoda umožňuje detailní pochopení mechanismu iniciace a propagace trhlin, což je klíčové pro vývoj odolných křehkých materiálů.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.