Artykuł metodologiczny

Wykonywanie testów cięcia w kształcie litery Y montowanych pod mikroskopem

4.9K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/64546

⸱

20 stycznia 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1Mechanical Science and Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Cięcie w kształcie litery Y mierzy skale długości i energie związane z pękaniem w miękkich materiałach. Poprzednie aparaty były przeznaczone do pomiarów stacjonarnych. Protokół ten opisuje wytwarzanie i użytkowanie aparatury, która orientuje konfigurację poziomo i zapewnia precyzyjne możliwości pozycjonowania niezbędne do oglądania in situ, a także kwantyfikacji uszkodzeń za pomocą mikroskopu optycznego.

Streszczenie

Y-kształtne cięcie okazało się ostatnio obiecującą metodą, dzięki której można zrozumieć skalę długości progowej i energię zniszczenia materiału, a także jego reakcję na awarię w obecności nadmiaru energii deformacji. Aparatura doświadczalna używana w tych badaniach była zorientowana pionowo i wymagała kłopotliwych kroków w celu dostosowania kąta między nogami w kształcie litery Y. Orientacja pionowa uniemożliwia wizualizację w standardowych mikroskopach optycznych. Protokół ten przedstawia urządzenie tnące w kształcie litery Y, które montuje się poziomo nad istniejącym odwróconym stolikiem mikroskopu, można go regulować w trzech wymiarach (X-Y-Z), aby mieścił się w polu widzenia obiektywu i umożliwia łatwą modyfikację kąta między nogami. Dwie ostatnie cechy są nowe dla tej eksperymentalnej techniki. Prezentowany aparat mierzy siłę skrawania z dokładnością do 1 mN. Podczas badania polidimetylosiloksanu (PDMS), materiału referencyjnego dla tej techniki, zmierzono energię skrawania 132,96 J/m2 (kąt ramienia 32°, napięcie wstępne 75 g) i stwierdzono, że mieści się ona w błędzie poprzednich pomiarów wykonanych w układzie pionowym (132,9 J/m2 ± 3,4 J/m2). Podejście to ma zastosowanie do miękkich materiałów syntetycznych, tkanek lub błon biologicznych i może dostarczyć nowych informacji na temat ich zachowania podczas awarii. Lista części, pliki CAD i szczegółowe instrukcje w tej pracy stanowią mapę drogową dla łatwego wdrożenia tej potężnej techniki.

Wprowadzenie

Nieliniowa mechanika kontinuum dostarczyła kluczowego spojrzenia pozwalającego zrozumieć koncentrację energii prowadzącą do zniszczenia w ciałach miękkich1. Jednak dokładne przewidywanie tego zniszczenia wymaga również opisów charakterystyk mikrostrukturalnych, które przyczyniają się do tworzenia nowej powierzchni w wierzchołku pęknięcia2,3. Jedną z metod pozwalających na uzyskanie takich opisów jest wizualizacja wierzchołka pęknięcia in situ podczas procesu zniszczenia4,5. Niemniej jednak, zaokrąglanie wierzchołka pęknięcia w typowych testach pękania dalekiego pola utrudnia pozyskiwanie danych in situ poprzez rozprzestrzenianie silnie odkształconego materiału, potencjalnie poza polem widzenia mikroskopu6. Cięcie w kształcie litery Y stanowi unikalną alternatywę dla wizualizacji mikrostrukturalnej, ponieważ koncentruje obszar dużych odkształceń na ostrzu noża7. Co więcej, wcześniejsze prace naszej grupy wykazują, że to wyjątkowe podejście eksperymentalne może dostarczyć wglądu w różnice w odpowiedzi na zniszczenie pomiędzy rozdarciem w polu dalekim a warunkami obciążenia pośredniczonego przez kontakt7.

Metoda cięcia w kształcie litery Y, zastosowana w przedstawionym tutaj urządzeniu, została po raz pierwszy opisana dekady temu jako metoda cięcia kauczuku naturalnego8. Metoda ta polega na przecinaniu za pomocą nieruchomego ostrza wstępnie obciążonej próbki w kształcie litery Y. W punkcie przecięcia litery „Y” znajduje się wierzchołek pęknięcia, który jest tworzony przed badaniem poprzez rozdzielenie części prostokątnego elementu na dwie równe „odnogi” (Rycina 1B i Rycina 2D). Do głównych zalet tej metody cięcia należą: redukcja wpływu tarcia na mierzoną energię cięcia, zmienna geometria ostrza (tj. ograniczenie geometrii wierzchołka pęknięcia), kontrola szybkości pękania (poprzez szybkość przemieszczania próbki) oraz oddzielne dostrajanie wkładów energii cięcia, C, i rozdzierania, T, do całkowitej energii Gcut (tj. zmiana energii pękania powyżej progu cięcia)8. Te ostatnie wkłady są wyrażone w prostym, zamkniętym wzorze na energię cięcia9

figure-introduction-1 Równ. (1)

które wykorzystuje eksperymentalnie dobrane parametry, w tym grubość próbki, t, średnie odkształcenie ramion, figure-introduction-2, siłę wstępną, fpre, oraz kąt między ramionami a osią cięcia, θ. Siła cięcia, fcut, jest mierzona za pomocą aparatury opisanej szczegółowo przez Zhang i współpracowników9. Warto zauważyć, że przedstawiona tutaj aparatura zawiera nowy, prosty i precyzyjny mechanizm regulacji kąta ramion, θ, oraz zapewnienia centrowania próbki. Chociaż obie te funkcje są kluczowe dla układu zamontowanego na mikroskopie, mechanizm ten może przynieść korzyści również w przyszłych pionowych implementacjach testu cięcia w kształcie litery Y, zwiększając łatwość jego obsługi.

Postępy w określaniu odpowiednich kryteriów pękania dla ciał stałych o niskim module sprężystości trwają od czasu wczesnych sukcesów w zastosowaniu niezależnych od próbki geometrii pękania wprowadzonych przez Rivlina i Thomasa10. Wykorzystywano krytyczne szybkości uwalniania energii10, prawa strefy kohezyjnej11 oraz różne formy podejść opartych na naprężeniach lub energii w odległości12,13,14. Niedawno Zhang i Hutchens wykorzystali to ostatnie podejście, wykazując, że cięcie w kształcie litery Y za pomocą ostrzy o wystarczająco małym promieniu może pozwolić na wyznaczenie progowych warunków pękania dla materiałów miękkich7: progowej energii pękania oraz progowej skali długości pękania, która w jednorodnym, wysokoplastycznym polidimetylosiloksanie (PDMS) mieści się w zakresie od dziesiątek do setek nanometrów. Wyniki te połączono z modelowaniem kontinuum i teorią skalowania, aby opracować zależność między cięciem a rozdarciem w tych materiałach, wykazując tym samym użyteczność cięcia w kształcie litery Y w celu uzyskania wglądu we wszystkie tryby pękania materiałów miękkich. Jednak zachowanie wielu klas materiałów, w tym materiałów dyssypatywnych i kompozytowych, pozostaje niezbadane. Przewiduje się, że wiele z nich wykaże efekty zależne od mikrostruktury w skalach długości powyżej długości fali światła widzialnego. W związku z tym w niniejszej pracy zaprojektowano aparat, który po raz pierwszy umożliwia dokładną wizualną charakterystykę tych efektów podczas cięcia w kształcie litery Y (np. w kompozytach, w tym w tkankach miękkich, lub w procesach dyssypatywnych, których oczekuje się w skalach długości od mikrometrów do milimetrów15).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Regulacja i produkcja części modyfikowalnych i eksploatacyjnych

  1. Użyj wycinarki laserowej lub drukarki 3D, aby wyprodukować jednorazowe zakładki ABS lub akrylowe, które mieszczą się w szerokości nóg próbki, B1 i B2 (7,5 mm x 7,5 mm dla próbki 1,5 cm x 7 cm x 3 mm) (Rysunek 1B i Rysunek 2D). Do każdego testu potrzebne są dwie zakładki, po jednej na każdą nogę.
  2. Klips do żyletki
    UWAGA: Dokładne wymiary wymaganego klipsa do żyletki zależą od głębokości użytej żyletki.
    1. Zmodyfikuj projekt CAD (patrz Tabela materiałów) file Klip ostrza. SLDPRT (Supplemental Coding File 1) poprzez zmianę szerokości podstawy klipsa tak, aby odległość od końcówki wybranej żyletki do tyłu klipsa wynosiła 30,35 mm (Rysunek 1D). Ta regulacja utrzymuje końcówkę ostrza bezpośrednio pod punktem obrotu (Rysunek 1E) mechanizmu regulacji kąta (Rysunek 1A i Rysunek 2A) używane do regulacji kąta między nogami.
      UWAGA: Urządzenie może pomieścić ostrza o głębokości 8-20 mm.
    2. Korzystając z precyzyjnych ustawień, wydrukuj w 3D klips do żyletki (Rysunek 1D). Z powodu błędów drukowania 3D jaskółczy ogon klipsa do żyletki może nie pasować tak, jak jest wydrukowany. Aby to naprawić, użyj papieru ściernego lub drobnego pilnika, aby usunąć materiał z tyłu klipsa do żyletki, aż będzie można go ręcznie włożyć i wyjąć z gniazda w uchwycie klipsa do ostrza, ale nadal będzie ciasny podczas cięcia.
  3. Zmodyfikuj wymiary uchwytu na próbkę (Rysunek 1C) za pomocą pliku projektowego CAD Uchwyt próbki. SLDPRT (Supplemental Coding File 2) pasujący do otworu konkretnego stolika mikroskopu (Rysunek 2B). Aby zapewnić, że urządzenie może wykorzystywać pełny zakres ruchu, ważne jest, aby wewnętrzna wnęka uchwytu pozostała jak największa.
  4. Uchwyt ogniwa obciążnikowego
    UWAGA: Czujniki wagowe do gięcia są dostępne w wielu geometriach. Miejsce, w którym zamontujesz czujnik obciążenia (prowadnica wewnętrzna, Rysunek 1E) będzie wymagało regulacji w zależności od wybranego ogniwa obciążnikowego.
    1. Dostosuj następujące wymiary na wewnętrznym suwaku (Rysunek 1E), aby pomieścić określone ogniwo obciążnikowe: 1) położenie otworów montażowych (obecnie dwa otwory M3 z odległością od środka do środka 6 mm); 2) odległość między belką ogniwa obciążnikowego a wewnętrzną płaszczyzną ślizgu, w zależności od maksymalnego ugięcia belki ogniwa obciążnikowego (obecnie na poziomie 3 mm); oraz 3) wysokość i szerokość w celu dostosowania geometrii czujnika wagowego (obecnie odpowiednio 35 mm i 12,1 mm).
      UWAGA: Zakres długości ogniwa obciążnikowego, który może być używany bez ingerencji w system regulacji pionowej ( Rysunek 1E i Rysunek 2A) wynosi 10-63 mm. Jeśli rozmiar ogniwa obciążnikowego wykracza poza ten zakres, alternatywą jest usunięcie systemu regulacji wysokości lub przeprojektowanie/wydłużenie ramion koła pasowego (Rysunek 1A).
  5. Przeprojektuj, korzystając z odpowiednich plików CAD, platformę montażową i ramiona ramy (Rysunek 1A), aby pasowały do konkretnego używanego stolika mikroskopu/mikroskopu. W szczególności ramiona ramy (ramię ramy. SLDPRT, Supplemental Coding File 3) może wymagać modyfikacji w celu ułatwienia dołączania. Wysokość ramion koła pasowego (Rysunek 1A) (ramię koła pasowego. SLDPRT, Supplemental Coding File 4 i koło pasowe arm_Mirror.SLDPRT, Supplemental Coding File 5) mogą również wymagać modyfikacji w zależności od wysokości płaszczyzny otworów montażowych mikroskopu i górnej płaszczyzny stolika XY mikroskopu.

2. Montaż mechaniczny

  1. Gdy wszystkie elementy mikroskopu, ogniwa obciążeniowego, żyletki i próbki zostaną odpowiednio zmodyfikowane, wyprodukuj wszystkie komponenty i zbuduj aparaturę (Rysunek 2A). Komponenty obejmują części drukowane w 3D, wycinane laserowo i dostępne w sprzedaży. Szczegółowa lista części znajduje się w Tabeli Materiałów. Komputerowe rysunki montażowe wszystkich części i zespołu aparatury są dostępne w Uzupełniających Plikach Kodowania 1-17.
  2. Aby zamontować ogniwo obciążnikowe, najpierw przymocuj uchwyt zacisku ostrza do ogniwa obciążnikowego ( Rysunek 1E). Przymocuj ten zespół do wewnętrznego suwaka systemu regulacji pionowej (Rysunek 1E i Rysunek 2A). Przymocuj połączony system mocowania zacisku ostrza, ogniwa obciążnikowego i wewnętrznego suwaka systemu regulacji pionowej do zewnętrznego suwaka systemu regulacji pionowej ( Rysunek 1E), który jest zamontowany na dole mechanizmu regulacji kąta ( Rysunek 1A i Rysunek 2A).
    UWAGA: Mikroczujniki wagowe są delikatne. Należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z ogniwem obciążnikowym, aby zminimalizować wszelkie siły przyłożone do niego poza testem, zwłaszcza siły działające w kierunku pomiaru obciążenia.

3. Montaż elektryczny

  1. Skonfiguruj ogniwo obciążnikowe i system akwizycji danych. Zbuduj obwód wzmacniający zgodnie ze schematem (Rysunek 1F, Schemat obwodu wzmacniającego. SchDoc [Uzupełniający plik kodowania 18] i płytka PCB obwodu wzmacniającego. PcbDoc [Uzupełniający plik kodowania 19]). Podłącz sygnał wyjściowy bezpośrednio do systemu akwizycji danych o zakresie wejściowym 0-5 V. Połącz elementy obwodu zgodnie z Rysunek 1G.
  2. Skalibruj ogniwo obciążnikowe, umieszczając ciężar o znanej wielkości na belce odchylającej i zapisując napięcie wyjściowe w kodzie kalibracyjnym (calibrate_ni_daq.mlapp, Supplemental Coding File 20). Powtórz ten proces co najmniej 5 razy dla różnych mas o znanej ilości.
  3. Oblicz stałą kalibracji czujnika wagowego, dopasowując do linii dane dotyczące znanej masy w funkcji napięcia. Wprowadź tę wartość kalibracji do kodu zbierania danych (collect_data.mlapp, Supplemental Coding File 21).
    UWAGA: Podejście do pozyskiwania danych będzie zależało od wybranego typu ogniwa obciążnikowego. W tym badaniu zastosowano czujnik wagowy ugięcia o maksymalnej nośności znamionowej 0,5 N, maksymalnej powtarzalności 0,05% znamionowej mocy wyjściowej (RO) i histerezie 0,03% RO. Sygnał wyjściowy ~10 mV jest wzmacniany, aby umożliwić zastosowanie komercyjnego systemu akwizycji danych (DAQ) (zakres wejściowy od -5 do 5 V, rozdzielczość 16-bitowa). W rezultacie, podczas zbierania danych z częstotliwością 20 Hz uzyskano rozdzielczość siły mniejszą niż 1 mN po zastosowaniu filtra toczącego mediany.

4. Montaż aparatury

  1. Po skonstruowaniu aparatury i skonfigurowaniu ogniwa obciążnikowego i systemu akwizycji danych, należy wymienić oryginalny, montowany na stoliku uchwyt na szkiełko na niestandardowy uchwyt na próbkę.
  2. Przymocuj zespół do mikroskopu. Użyj otworów montażowych na górnej powierzchni mikroskopu, jeśli są dostępne.
  3. Ustaw kąt cięcia, poluzowując skrzydełkową regulacji kąta, a następnie przesuwając suwak liniowy (Rysunek 1A). Ustaw kąt po zmierzeniu go kątomierzem (Rysunek 2A) i dokręć skrzydełkową regulacji kąta. Kąt między nogą a płaszczyzną środkową próbki, θ, można regulować w zakresie od 8° do 45° (Rysunek 1B).
  4. Ustaw dwa pionowe koła pasowe za aparatem.

5. Przygotowanie próbki

  1. Wymiary próbki: Przygotuj cienką prostokątną próbkę (np. 1,5 cm x 7 cm x 3 mm) PDMS (patrz Tabela materiałów), wycinając ją z większego arkusza lub używając formy o odpowiednich wymiarach. Wymiary mogą się różnić, ale na początek zaleca się szerokość 1,5 cm lub mniejszą dla próbki o grubości 3 mm lub mniejszej.
  2. Cięcie nóg: Za pomocą żyletki przetnij próbkę 3 cm wzdłuż linii środkowej, aby utworzyć próbkę w kształcie litery Y (Rysunek 1B). Ta długość może się różnić, ale nogi powinny być wystarczająco długie, aby pomieścić wypustki, a jednocześnie wystarczająco krótkie, aby pozostawić nieoszlifowaną próbkę do pomiaru.
  3. Oznaczanie pomiaru odkształcenia: Za pomocą markera lub tuszu umieść dwa znaki, wyśrodkowane i oddalone od siebie o około 1 cm, na każdej z cienkich nóg (Rysunek 2D) i korpusie próbki (w sumie sześć), aby umożliwić pomiar zastosowanego rozciągnięcia w każdej z trzech nóg próbki pod obciążeniem.
  4. Mocowanie zakładek: Użyj kleju cyjanoakrylowego, aby przymocować wydrukowaną w 3D lub wyciętą laserowo zakładkę (krok 1.1) na końcu każdej nogi (Rysunek 1B i Rysunek 2D).
  5. Przygotuj żyłkę napinającą: Zmierz i odetnij dwie długości cienkiej żyłki. Do wewnętrznego prowadzenia przez mechanizm potrzebne jest około 30 cm linki; W razie potrzeby dodaj więcej, aby poprowadzić linkę do zewnętrznego zestawu kół pasowych (krok 4.4). Przymocuj płytki wagowe o wadze 5 g do końca przewodów przechodzących przez zewnętrzne koła pasowe i przywiąż drugi koniec do wypustki na każdej nodze.

6. Przykładowy montaż

UWAGA: Zachowaj ostrożność podczas tego kroku, aby upewnić się, że próbka nie dotyka obiektywu mikroskopu, aby uniknąć jego uszkodzenia. Pomocne może być wyregulowanie stolika obiektywu i mikroskopu, aby uzyskać jak najwięcej miejsca na montaż próbki.

  1. Clamp podstawę próbki za pomocą skrzydełkowej uchwytu próbki (Rysunek 1C).
  2. Poprowadź linię dla każdej nogi przez każdą stronę systemu kół pasowych (Rysunek 1A i Rysunek 2A). Zrób zdjęcie próbki od góry, gdy próbka jest pod znikomą wagą, trzymając kamerę przy spodniej części mechanizmu regulacji kąta. Upewnij się, że kamera jest ustawiona równolegle do płaszczyzny próbki, aby zminimalizować efekty perspektywy.
  3. Dodaj żądany ciężar napięcia wstępnego 75 g na oba końce żyłki w pobliżu zewnętrznych kół pasowych. Zwiększ tę ilość do 150 g lub zmniejsz ją do 50 g, aby w razie potrzeby zmienić wkład rozdarcia dla tego przykładowego materiału i geometrii. Zrób drugie zdjęcie próbki po dodaniu masy, ponownie upewniając się, że kamera jest równoległa do płaszczyzny próbki.
    UWAGA: Podane tutaj przykładowe wagi odnoszą się konkretnie do próbki PDMS użytej w tym badaniu.
  4. Wyrównaj żyłkę z najniższego koła pasowego z płaszczyzną Z nóg próbki za pomocą komponentu Z trójdrożnego stopnia mikroregulacji (Rysunek 1A). W przybliżeniu ustaw przewidywaną końcówkę ostrza blisko pola widzenia celu (Rysunek 2B).

7. Montaż ostrza

  1. Umieść żyletkę w odpowiednim zacisku ostrza (krok 1.2) i zabezpiecz ostrze na miejscu za pomocą ustalającej. Mocno osadź ostrze w zacisku ostrza (Rysunek 1D i Rysunek 2C), aby upewnić się, że jest kwadratowe. Wsuń tę przyciętą żyletkę do mocowania zacisku ostrza przymocowanego do ogniwa obciążnikowego (Rysunek 1E).
    UWAGA: Ostrze należy zawsze umieszczać po zamontowaniu próbki. Jeśli ostrze znajduje się na miejscu przed próbką, stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa użytkownika.

8. Wyrównanie aparatury

  1. Wybierz obiektyw mikroskopowy 2,5x lub nawet 20x, jeśli pożądane są bliższe obrazy.
  2. Użyj ustawienia światła przechodzącego, w razie potrzeby zwiększając światło za próbką.
  3. Trzymając ostrze na miejscu, ustaw ostrość mikroskopu na jego spodzie, w razie potrzeby korzystając z systemu regulacji w pionie ostrza, aby ustawić końcówkę na odpowiednią odległość roboczą dla obiektywu (Rysunek 1E i Rysunek 2A). Ostrożnie ustaw żyletkę w polu widzenia mikroskopu, używając tylko kierunków X i Y trójstronnej mikroregulacji stage (Rysunek 1A).
  4. Następnie ustaw ostroskop na próbce. Dopasuj końcówkę pęknięcia do żyletki (Rysunek 2B), przesuwając stolik XY mikroskopu ( Rysunek 1A), aby upewnić się, że płaszczyzna środkowa próbki jest wyrównana z płaszczyzną środkową mechanizmu regulacji kąta.

9. Testowanie

  1. Otwórz kod używany do zbierania danych ogniwa obciążnikowego (collect_data.mlapp, Supplemental Coding File 21).
  2. Rozpocznij rejestrowanie danych ogniwa obciążnikowego, klikając przycisk Rozpocznij nagrywanie.
  3. Przełóż próbkę przez żyletkę na 1 cm lub więcej ze stałą prędkością, korzystając ze sterowania stolikiem mikroskopu. Jednoczesne gromadzenie obrazów za pomocą interfejsu obrazowania mikroskopu.
  4. Gdy mikroskop XY stage zatrzyma się (Rysunek 1A), kliknij przycisk Zatrzymaj nagrywanie, aby zatrzymać rejestrację danych i automatycznie zapisać plik *.txt z obciążeniem i czasem reakcji.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Parametry wykorzystane w kroku 4 i kroku 6 oraz dane zebrane w kroku 6 i kroku 9 pozwalają na obliczenie energii cięcia próbki. Zgodnie z równaniem 1, wyznaczenie energii cięcia wymaga następujących parametrów: grubości próbki, t, siła wstępna, fpreoraz kąt między ramionami a osią cięcia, θWymagane są również następujące dane: siła skrawania, fcięcieoraz średnie odkształcenie nogi,

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Opisywane tutaj poziome urządzenie do cięcia w kształcie litery Y umożliwia obrazowanie in situ wraz z ulepszoną łatwością użycia dla tej techniki awarii. Aparatura posiada modułową/przenośną konstrukcję do szybkiego montażu/demontażu z mikroskopu i ciągłej, wstępnie ustawionej regulacji kąta nóg. Wszystkie pliki CAD, wymagane materiały i procedury zostały dołączone, aby ułatwić wdrożenie tej metody. W wielu przypadkach (uchwyty ostrzy, uchwyt próbki, mocowanie ogniwa obciążnikowego, rama montażowa) części wydru...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować dr Jamesowi Phillipsowi, dr Amy Wagoner-Johnson, Alexandrze Spitzer i Amirowi Ostadi za ich rady dotyczące tej pracy. Finansowanie pochodziło z grantu na rozpoczęcie działalności przyznanego przez Wydział Nauk Mechanicznych i Inżynierii Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign. M. Guerena, J. C. Peng, M. Schmid i C. Walsh otrzymali uznanie za pracę nad tym projektem.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Kup części
1" Koło pasowe ODMcMaster Carr3434T75Koło pasowe do liny stalowej (większej)
100 g Micro Load CellRobotShopRB-Phi-203
Rezystor1K Digi-KeyCMF1.00KFGCT-ND1 kOhm ± 1% 1 W Rezystor przewlekany Osiowa powłoka zmniejszająca palność, odporna na wilgoć, bezpieczna folia metalowa
Rezystor 1MDigi-KeyRNF14FAD1M001 MOhms ± 1% 0,25 W, 1/4 W Rezystor przewlekany Osiowa powłoka zmniejszająca palność, bezpieczna folia metalowa
3/8 "Koło pasowe ODMcMaster Carr3434T31Koło pasowe do liny stalowej
4" Przezroczysty kątomierz z łatwymi do odczytu oznaczeniamiS & S WorldwideLR3023
Płytka stykowaECEBN/A
IC OPAMP ZERO-DRIFT 2 CIRC 8DIPDigi-KeyLTC1051CN8#PBF-ND
M2 x 0,4 mm NakrętkaMcMaster Carr90592A075Stalowa nakrętka sześciokątna
M2 x 0,4 mm x 25 mmMcMaster Carr91292A03218-8 Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej
M2 x 0,4 mm x 8 mmMcMaster Carr91292A83218-8 Śruba z walcowym ze stali nierdzewnej
M3 x 0,5 mm x 15 mmMcMaster Carr91290A572Śruba z walcowym ze stali stopowej oksydowanej
na czarno M3 x 0,5 mm x 16 mmMcMaster Carr91294A134Śruba z sześciokątnym ze stali stopowej z czarnym tlenkiem
M3 x 0,5 mm, wysokość 4 mmMcMaster Carr90576A102Nakrętka zabezpieczająca ze stali nylonowej o średniej wytrzymałości
M4 x 0,7 mm NakrętkaMcMaster Carr90592A090Stalowa nakrętka sześciokątna
M4 x 0,7 mm x 15 mmMcMaster Carr91290A306Śruba z walcowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno
M4 x 0,7 mm x 16 mmMcMaster Carr91294A194Śruba z sześciokątnym ze stali stopowej z czarnego tlenku
M4 x 0,7 mm x 18 mmMcMaster Carr91290A164Śruba z gniazdowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno
M4 x 0,7 mm x 20 mmMcMaster Carr91290A168Śruba z walcowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno
M4 x 0,7 mm x 20 mmMcMaster Carr92581A270Śruba radełkowana z radełkowanym Stell
M4 x 0,7 mm x 30 mmMcMaster Carr91290A172Śruba z gniazdowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno
M4 x 0,7 mm x 50 mmMcMaster Carr91290A193Śruba z walcowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno
M4 x 0,7 mm, Wysokość 5 mmMcMaster Carr94645A101Nakrętka zabezpieczająca ze stali
M5 x 0,8 mm NakrętkaMcMaster Carr90592A095Stalowa nakrętka sześciokątna
M5 x 0,8 mm x 16 mmMcMaster Carr91310A123Śruba z sześciokątnym ze stali o wysokiej wytrzymałości 10.9
M5 x 0,8 mm x 35 mmMcMaster Carr91290A195Śruba
z gniazdowym ze stali stopowej oksydowanej na czarnoM5 x 0,8 mm, średnica główki 13 mm McMasterCarr96445A360Nakrętka radełkowana z radełkowanym z kołnierzem
M5 x 0,8 mm, wysokość 5 mmMcMaster Carr90576A104Nakrętka zabezpieczająca ze stali
Oprogramowanie CADSolidworksDassault Systemes
Zestaw okablowaniaECEBN/A
Oś XYZ Ręczny precyzyjny stolik liniowy 60 mm x 60 mm Przycinanie łożysk Platforma tuningowa Stół przesuwnyOptykaFocusN / A
Make Parts< / strong>
Angle adjustment system - ramięDruksolidworks: arms_arm_single. SLDPRT
ILOŚĆ: 2
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
System regulacji kąta - ramiona stacjonarneDruksolidworks: arms_stationary. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
System regulacji kąta - linkDruksolidworks: arms_arm_link. SLDPRT
ILOŚĆ: 2
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
System regulacji kąta- suwakDruksolidworks: arms_slider. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
System regulacji kąta - przekładkaDruksolidworks: arms_front_spacer. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Klips- Klips ostrzaDruksolidworks: Klips ostrza. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Fine/0,1 mm wysokości warstwy
Clip- Mocowanie klipsa ostrzaDruksolidworks: Mocowanie klipsa ostrza. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Wysokość warstwy drobna/0,1 mm
Ramię ramyDruk 3D solidworks: ramię ramy. SLDPRT
ILOŚĆ: 2
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Platforma montażowaLaser Cut Acrylicsolidworks: platforma montażowa. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ramię koła pasowego (po lewej)Druksolidworks: koło pasowe arm_Mirror.SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Ramię koła pasowego (prawe)Druksolidworks: ramię koła pasowego. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Uchwyt na próbkę i zakładka- ZaciskDruksolidworks: Clamp.SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Uchwyt na próbkę i zakładka- Uchwyt na próbkęDruk 3D solidworks: Uchwyt próbki. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
Uchwyt na próbkę i zakładka- ZakładkaDruksolidworks: Tab.SLDPRT
ILOŚĆ: 2 na test
Ustawienie: Drobna/0,1 mm wysokość warstwy, bez ronda
System regulacji pionowej - Prowadnica wewnętrznaDrukowanie 3D solidworks: Prowadnica wewnętrzna. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
System regulacji w pionie- Prowadnica zewnętrznaDruk 3D solidworks: Prowadnica zewnętrzna. SLDPRT
ILOŚĆ: 1
Ustawienie: Szybkie/0,2 mm wysokości warstwy
nylonowej o wysokiej wytrzymałości nylonowej o średniej wytrzymałości 3D 3D 3D 3D 3D 3D 3D 3D 3D 3D 3D

Bibliografia

  1. Long, R., Hui, C. -Y. Crack tip fields in soft elastic solids subjected to large quasi-static deformation - A review. Extreme Mechanics Letters. 4, 131-155 (2015).
  2. Slootman, J., et al. Quantifying rate-and temperature-dependent molecular damage in elastomer fracture. Physical Review X. 10, 041045(2020).
  3. Zhao, X., et al. Soft materials by design: Unconventional polymer networks give extreme properties. Chemical Review. 121 (8), 4309-4372 (2021).
  4. Mzabi, S., Berghezan, D., Roux, S., Hild, F., Creton, C. A critical local energy release rate criterion for fatigue fracture of elastomers. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (21), 1518-1524 (2011).
  5. Chen, Y., Mellot, G., Van Luijk, D., Creton, C., Sijbesma, R. P. Mechanochemical tools for polymer materials. Chemical Society Reviews. 50, 4100-4140 (2021).
  6. Hui, C. -Y., Jagota, A., Bennison, S. J., Londono, J. D. Crack blunting and the strength of soft elastic solids. Proceedings of the Royal Society A Mathematical, Physical and Engineering Science. 459 (2034), 1489-1516 (2003).
  7. Zhang, B., Hutchens, S. B. On the relationship between cutting and tearing in soft elastic solids. Soft Matter. 17, 6728-6741 (2021).
  8. Lake, G. J., Yeoh, O. H. Measurement of rubber cutting resistance in the absence of friction. International Journal of Fracture. 14, 509-526 (1978).
  9. Zhang, B., Shiang, C. -S., Yang, S. J., Hutchens, S. B. Y-shaped cutting for the systematic characterization of cutting and tearing. Experimental Mechanics. 59, 517-529 (2019).
  10. Rivlin, R. S., Thomas, A. G. Rupture of rubber. I. Characteristic energy for tearing. Journal of Polymer Science. 10 (3), 291-318 (1953).
  11. Elices, M., Guinea, G. V., Gómez, J., Planas, J. The cohesive zone model: Advantages, limitations and challenges. Engineering Fracture Mechanics. 69 (2), 137-163 (2002).
  12. Taylor, D. The Theory of Critical Distances. , Elsevier. London, UK. (2007).
  13. Williams, J. G. Stress at a distance fracture criteria and crack self-blunting in rubber. International Journal of Non-Linear Mechanics. 68, 33-36 (2015).
  14. Talamini, B., Mao, Y., Anand, L. Progressive damage and rupture in polymers. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 111, 434-457 (2018).
  15. Long, R., Hui, C. -Y., Gong, J. P., Bouchbinder, E. The fracture of highly deformable soft materials: A tale of two length scales. Annual Review of Condensed Matter Physics. 12, 71-94 (2021).
  16. Gent, A. N., Wang, C. Cutting resistance of polyethylene. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 34 (13), 2231-2237 (1996).
  17. Chen, X., Nadiarynkh, O., Plotnikov, S., Campagnola, P. J. Second harmonic generation microscopy for quantitative analysis of collagen fibrillar structure. Nature Protocols. 7, 654-669 (2015).
  18. Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A. Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: A review. Measurements Science and Technology. 20 (6), 062001(2009).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Przecinanie z u yciem mikroskopupomiar energii zniszczeniabadanie mi kkich materia wprzecinanie polidimetylosiloksanustolik mikroskopu odwr conegopomiar si y ci ciaanaliza mikrostrukturalna zniszczemonta uchwytu pr bekdane z przetwornika si y

Powiązane artykuły