Mechanoluminescencyjna wizualizacja propagacji pęknięć do wspólnej oceny

Aby wykorzystać błędy wyników wykrywania mechanoluminescencyjnego, protokół ten pokazuje, że przygotowanie czujnika mechanoluminescencyjnego, rodzaje środowiska pomiarowego i warunki zapisu, które należy przyjąć w celu zapewnienia powtarzalności. Zaletą tej metody jest bezpośrednia wizualizacja wierzchołka pęknięcia i wytrzymałości, rozkładu naprężeń i koncentracji w bodźcach mechanicznych, które pierwotnie są trudne do bezpośredniego określenia ilościowego. Protokół ten koncentruje się na wizualizacji informacji mechanicznych podczas testu oceny kleju.

Może być również wykorzystywany do monitorowania stanu konstrukcji, projektowania i mechanicznej stymulacji konstrukcji, materiału konstrukcyjnego i połączeń. Procedurę natryskiwania farby ML zademonstruje Yumi Nogami. A do testów DCB i Lap-Shear będą Wakana Sugawa, Chieko Hirakawa, Maiko Iseki i Yoko Sakamoto, techniczni pracownicy mojego laboratorium.

Na początek przygotuj próbkę do badań, nakładając farbę mechanoluminescencyjną na wstępnie obrobioną powierzchnię podwójnej belki wspornikowej lub DCB za pomocą sprayu powietrznego lub puszki z aerozolem. Następnie wykonaj konfigurację eksperymentalną do pomiaru mechanoluminescencyjnego, montując próbkę natryskiwaną farbą mechanoluminescencyjną na mechanicznej maszynie wytrzymałościowej za pomocą specjalnego ziga. Umieść kamery przed powierzchnią każdej próbki do badań, tak jak jest to pozycja wierzchołka pęknięcia, która ma być monitorowana.

Następnie sprawdź warunki panujące w kamerze, aby upewnić się, że może ona rejestrować poświatę podczas szacowanego czasu pomiaru w ramach testów mechanicznych. Aby przeprowadzić obserwację mechaniczną w teście DCB, ustaw szybkość nagrywania kamery na jedną lub dwie klatki na sekundę, czas ekspozycji na 0,5 lub jedną sekundę i wzmocnienie na maksimum. Następnie naświetl maszynowo spryskaną farbą DCB próbkę DCB niebieskim światłem o długości 470 nanometrów w celu wzbudzenia za pomocą niebieskiej diody LED ze wszystkich kierunków kamery przez jedną minutę.

Rozpocznij nagrywanie z kamery na pięć sekund przed zakończeniem naświetlania światłem niebieskim. Pozostaw próbkę w ciemności przez jedną minutę, aby upewnić się, że poświata się uspokoi. Następnie zastosuj obciążenie mechaniczne za pomocą mechanicznej maszyny wytrzymałościowej o szybkości ładowania jednego milimetra na minutę, aby uzyskać obraz mechanoluminescencyjny.

Obliczyć długość pęknięcia, korzystając z informacji o położeniu wierzchołka pęknięcia, które określa się na podstawie punktu mechanoluminescencyjnego podczas propagacji pęknięcia w próbce natryskiwanej farbą mechanoluminescencyjną w celu uzyskania odporności na pękanie G1C wyrażonej w kilodżulach na metr kwadratowy za pomocą równania. Aby przeprowadzić obserwację mechaniczną w teście lap-shear, ustaw szybkość nagrywania kamery na 10 do 50 klatek na sekundę, czas ekspozycji na 0,02 lub 0,1 sekundy i wzmocnienie na maksimum. Następnie naświetl maszynowo spryskaną farbą DCB próbkę DCB niebieskim światłem o długości 470 nanometrów, rozpocznij nagrywanie z kamery i poczekaj w ciemności, jak pokazano wcześniej.

Zastosuj obciążenie mechaniczne z szybkością obciążenia od jednego do pięciu milimetrów na minutę, aby uzyskać obraz mechanoluminescencyjny. Zarejestrowane zachowanie mechanoluminescencyjne podczas testu DCB wykazało intensywną mechanoluminescencję w miejscu początkowego pęknięcia ze względu na koncentrację odkształcenia. Zarejestrowane zachowanie mechanoluminescencyjne podczas testu Lap-Shear wykazało intensywną mechanoluminescencję najpierw na krawędziach kleju połączonego w docieranych obszarach, a następnie punkty mechanoluminescencyjne przesunęły się od krawędzi kleju do środka z intensywną mechanoluminescencją widoczną w punkcie środkowym.

Najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać, jest równowaga wydajności mechanoluminescencyjnej folii czujnika. Czas oczekiwania na erodację mechaniczną i warunki zapisu. Materiał połączeniowy i kompozytowy w lekkiej konstrukcji jest znany jako trudna część do symulacji zachowania mechanicznego.

Mechanoluminescencyjna metoda wykrywania wizualnego zapewnia rzeczywistą i właściwą odpowiedź na potrzeby odpowiedniego projektu i przewidywania.