Method Article

Выполнение испытаний на Y-образную резку, установленных на микроскопе

DOI:

10.3791/64546

⸱

January 20th, 2023

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

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Y-образная резка измеряет масштабы длины и энергии в мягких материалах, связанные с разрушением. Предыдущие аппараты были разработаны для настольных измерений. Этот протокол описывает изготовление и использование устройства, которое ориентирует установку горизонтально и обеспечивает возможности точного позиционирования, необходимые для просмотра in situ , а также количественную оценку отказов с помощью оптического микроскопа.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Недавно было показано, что Y-образная резка является перспективным методом, с помощью которого можно понять пороговую шкалу длины и энергию разрушения материала, а также его реакцию на разрушение в присутствии избыточной энергии деформации. Экспериментальный аппарат, используемый в этих исследованиях, был вертикально ориентирован и требовал громоздких шагов для регулировки угла между Y-образными ногами. Вертикальная ориентация запрещает визуализацию в стандартных оптических микроскопах. Этот протокол представляет собой Y-образный режущий аппарат, который устанавливается горизонтально над существующей перевернутой ступенью микроскопа, может быть отрегулирован в трех измерениях (X-Y-Z), чтобы попасть в поле зрения объектива, и позволяет легко изменять угол между ногами. Последние две функции являются новыми для этой экспериментальной техники. Представленный аппарат измеряет силу резания с точностью до 1 мН. При испытании полидиметилсилоксана (PDMS), эталонного материала для этого метода, была измерена энергия резания 132,96 Дж/м2 (угол ноги 32°, предварительная нагрузка 75 г) и установлено, что она соответствует погрешности предыдущих измерений, проведенных с вертикальной установкой (132,9 Дж/м2 ± 3,4 Дж/м2). Этот подход применим к мягким синтетическим материалам, тканям или биомембранам и может дать новое представление об их поведении во время отказа. Список деталей, файлы САПР и подробные инструкции в этой работе обеспечивают дорожную карту для легкой реализации этой мощной техники.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нелинейная механика сплошных сред предоставила критическую линзу, через которую можно понять концентрацию энергии, которая приводит к сбою в мягких твердых телах1. Однако точное предсказание этого сбоя также требует описания микроструктурных характеристик, которые способствуют созданию новой поверхности на кончикетрещины 2,3. Одним из методов подхода к таким описаниям является визуализация in situ наконечника трещины во время отказа 4,5. Однако притупление трещин в типичных испытаниях на трещины в дальнем поле затрудняет получение данных in situ путем распространения сильно деформированного материала, потенциально за пределами поля зрения микроскопа6. Y-образная резка предлагает уникальную альтернативу для микроструктурной визуализации, поскольку она концентрирует область большой деформации на кончике лезвия7. Кроме того, предыдущая работа нашей группы демонстрирует, что этот уникальный экспериментальный подход может дать представление о различиях в реакции на отказ между разрывом дальнего поля и условиями контактно-опосредованной нагрузки7.

Y-образный метод резки, используемый в представленном здесь аппарате, был впервые описан десятилетия назад как метод резки для натурального каучука8. Метод состоит из неподвижного лезвия, проталкивающего предварительно загруженный Y-образный испытательный образец. На пересечении «Y» находится наконечник трещины, который создается перед испытанием путем разделения части прямоугольного куска на две равные «ножки» (рисунок 1B и рисунок 2D). Основные преимущества этого метода резки включают в себя уменьшение вклада трения в измеренную энергию резания, переменную геометрию лезвия (т. Е. Ограничение геометрии наконечника трещины), контроль частоты отказов (через скорость смещения образца) и раздельную настройку резки, C и разрыва, T, энергетический вклад в общую энергию разреза G (т. Е. изменение энергии разрушения сверх порога резания)8. Последние вклады выражаются в простой, закрытой форме выражения для энергии резания9

figure-introduction-1 Экн (1)

который использует экспериментально выбранные параметры, включая толщину образца, t, среднюю деформацию ноги, figure-introduction-2силу преднатяга, fpre и угол между ножками и осью резания, θ. Сила резания, fреза, измеряется с помощью аппарата, как описано в Zhang et al.9. Примечательно, что представленный здесь аппарат включает в себя новый, простой и точный механизм для настройки угла ноги, θ, и обеспечения центрирования образца. Хотя обе функции имеют решающее значение для установки, установленной на микроскопе, механизм может принести пользу будущим вертикальным реализациям теста на Y-образную резку, а также за счет повышения простоты использования.

Прогресс в определении соответствующих критериев разрушения для мягких твердых тел продолжается с момента раннего успеха независимой от образца геометрии разрушения, введенной Ривлином и Томасом10. Были использованы критические скорости высвобождения энергии10, законы когезивных зон11 и различные формы приближения к напряжению или энергии на расстоянии 12,13,14. Недавно Чжан и Хатченс использовали последний подход, продемонстрировав, что Y-образная резка с достаточно малым радиусом лезвий может привести к пороговым условиям разрушения для мягкого разрушения7: пороговая энергия разрушения и пороговая шкала длины для отказа, которая колеблется от десятков до сотен нанометров в однородном, высокоэластичном полидиметилсилоксане (PDMS). Эти результаты были объединены с моделированием континуума и теорией масштабирования для разработки взаимосвязи между резкой и разрывом в этих материалах, тем самым демонстрируя полезность Y-образной резки для обеспечения понимания всех режимов мягкого разрушения. Однако поведение многих классов материалов, включая диссипативные и композиционные материалы, остается неисследованным. Ожидается, что многие из них будут демонстрировать эффекты, управляемые микроструктурой, в масштабах длины выше длины волны видимого света. Поэтому в этом исследовании был разработан аппарат, который позволяет впервые получить ближнюю визуальную характеристику этих эффектов во время Y-образной резки (например, в композитах, включая мягкие ткани, или диссипативных процессов, ожидаемых на микрометре до миллиметра в масштабах15).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Наладка и изготовление модифицируемых и расходных деталей

  1. Используйте лазерный резак или 3D-принтер для изготовления одноразовых ABS или акриловых вкладок, которые вписываются в ширину ножек образца, B1 и B2 (7,5 мм x 7,5 мм для образца 1,5 см x 7 см x 3 мм) (рисунок 1B и рисунок 2D). Для каждого теста необходимы две вкладки, по одной для каждой ноги.
  2. Зажим для лезвия бритвы
    ПРИМЕЧАНИЕ: Точные размеры требуемого зажима лезвия бритвы зависят от глубины используемого лезвия бритвы.
    1. Измените дизайн САПР (см. Таблицу материалов) файла Blade clip. SLDPRT (Дополнительный кодовый файл 1) путем изменения ширины основания зажима таким образом, чтобы расстояние от кончика выбранного лезвия бритвы до задней части зажима составляло 30,35 мм (рисунок 1D). Эта регулировка удерживает кончик лезвия непосредственно под точкой поворота (рисунок 1E) механизма регулировки угла (рисунок 1A и рисунок 2A), используемого для регулировки угла между ножками.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Аппарат может удерживать лопасти глубиной 8-20 мм.
    2. Используя тонкие настройки, 3D-печать зажима лезвия бритвы (рисунок 1D). Из-за ошибок 3D-печати зажим лезвия бритвы может не подходить к печати. Чтобы исправить это, используйте наждачную бумагу или мелкий напильник, чтобы удалить материал из задней части зажима лезвия бритвы, пока он не будет вставлен и удален из своего паза на креплении зажима лезвия вручную, но все еще плотно во время резки.
  3. Измените размеры держателя образца (рисунок 1С) с помощью файла проектирования САПР Sample holder. SLDPRT (Файл дополнительного кодирования 2) для установки отверстия конкретной ступени микроскопа (рисунок 2B). Чтобы аппарат мог использовать весь спектр своих движений, важно, чтобы внутренняя полость держателя оставалась как можно большей.
  4. Держатель тензодатчика
    ПРИМЕЧАНИЕ: Тензодатчики изгибающего типа бывают разных геометрий. Место, на котором будет установлен датчик нагрузки (внутренний слайд, рисунок 1E), потребует регулировки в зависимости от выбранного тензодатчика.
    1. Отрегулируйте следующие размеры на внутреннем слайде (рисунок 1E) для размещения конкретного тензодатчика: 1) расположение монтажных отверстий (в настоящее время два отверстия M3 с расстоянием от центра до центра 6 мм); 2) расстояние между балкой тензодатчика и внутренней плоскостью скольжения в зависимости от максимального отклонения балки тензодатчика (в настоящее время на уровне 3 мм); и 3) высота и ширина для размещения геометрии тензодатчика (в настоящее время 35 мм и 12,1 мм соответственно).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Диапазон длин тензодатчика, который можно использовать без вмешательства в систему вертикальной регулировки (рисунок 1E и рисунок 2A), составляет 10-63 мм. Если размер тензодатчика выходит за рамки этого диапазона, альтернативой является удаление системы регулировки высоты или перепроектирование/удлинение рычагов шкива (рисунок 1А).
  5. Перепроектируйте, используя соответствующие файлы CAD, монтажную платформу и кронштейны рамы (рисунок 1A) в соответствии с конкретной используемой ступенью микроскопа / микроскопа. В частности, рычаги рамы (frame arm. SLDPRT, Дополнительный кодовый файл 3), возможно, потребуется изменить для облегчения вложения. Высота рычагов шкива (рисунок 1А) (рычаг шкива. SLDPRT, Файл дополнительного кодирования 4 и шкив arm_Mirror.SLDPRT, Дополнительный кодирующий файл 5) также могут потребоваться модифицировать в зависимости от высоты плоскости монтажных отверстий микроскопа и верхней плоскости ступени XY микроскопа.

2. Механическая сборка

  1. После того, как все компоненты микроскопа, тензодатчика, лезвия бритвы и образца были соответствующим образом модифицированы, изготовьте все компоненты и сконструируйте устройство (рисунок 2A). Компоненты включают в себя 3D-печать, лазерную резку и коммерческие готовые детали. Подробный список деталей приведен в Таблице материалов. Компьютерные сборочные чертежи всех деталей и устройств доступны в дополнительных файлах кодирования 1-17.
  2. Чтобы смонтировать тензодатчик, сначала прикрепите крепление зажима лезвия к тензодатчику (рисунок 1E). Прикрепите этот узел к внутреннему слайду системы вертикальной регулировки (рисунок 1E и рисунок 2A). Прикрепите комбинированную систему крепления зажима лезвия, тензодатчика и внутреннего слайда системы вертикальной регулировки к внешнему слайду системы вертикальной регулировки (рисунок 1E), который установлен в нижней части механизма регулировки угла (рисунок 1A и рисунок 2A).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Микро тензодатчики хрупкие. Соблюдайте осторожность при обращении с тензодатчиком, чтобы свести к минимуму любые силы, приложенные к нему вне испытания, особенно усилия в направлении измерения нагрузки.

3. Электрическая сборка

  1. Настройте тензодатчик и систему сбора данных. Постройте схему усиления в соответствии со схемой (рисунок 1F, схема схемы усиления. SchDoc [Файл дополнительного кодирования 18] и печатная плата схемы усиления. PcbDoc [Файл дополнительного кодирования 19]). Подключите выходной сигнал непосредственно к системе сбора данных с входным диапазоном 0-5 В. Подключите элементы схемы согласно рисунку 1G.
  2. Откалибруйте тензодатчик, поместив вес известной величины на пучок отклонения и записав выходное напряжение в калибровочный код (calibrate_ni_daq.mlapp, файл дополнительного кодирования 20). Повторите этот процесс не менее 5 раз для различных весов известного количества.
  3. Рассчитайте константу калибровки тензодатчика, установив известные данные о весе и напряжении на линию. Введите это калибровочное значение в код сбора данных (collect_data.mlapp, файл дополнительного кодирования 21).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подход к сбору данных будет зависеть от типа выбранного тензодатчика. В этом исследовании использовался отклоняющий тензодатчик с максимальной номинальной мощностью 0,5 Н, максимальной повторяемостью номинального выхода (R.O.) 0,05% и гистерезизисом R.O. 0,03%. Выходной сигнал ~10 мВ усиливается для использования коммерческой системы сбора данных (DAQ) (диапазон входов от −5 до 5 В, разрешение 16 бит). В результате при сборе данных со скоростью 20 Гц после применения скользящего медианного фильтра было получено разрешение силы более 1 мН.

4. Монтаж аппарата

  1. После того, как устройство было сконструировано и тензодатчик и система сбора данных были настроены, замените оригинальный, установленный на сцене держатель слайда на пользовательский держатель образца.
  2. Прикрепите узел к микроскопу. Используйте монтажные отверстия на верхней поверхности микроскопа, если таковые имеются.
  3. Установите угол разреза, ослабив угол регулировки винта большого пальца, а затем переместив линейный слайд (рисунок 1A). Установите угол после его измерения с помощью транспортира (рисунок 2А) и затяните угол регулировки винта большого пальца. Угол между ножкой и промежуточной платой образца, θ, может быть отрегулирован в диапазоне 8°-45° (рис. 1В).
  4. Установите два вертикальных шкива позади аппарата.

5. Пробоподготовка

  1. Размеры образца: Подготовьте тонкий прямоугольный образец (например, 1,5 см х 7 см х 3 мм) PDMS (см. Таблицу материалов), либо вырезав его из большего листа, либо используя форму правильных размеров. Размеры могут варьироваться, но для начала рекомендуется ширина 1,5 см или менее для образца толщиной 3 мм и менее.
  2. Разрезание ножек: Используя лезвие бритвы, разрежьте образец на 3 см вдоль осевой линии, чтобы создать Y-образный образец (рисунок 1B). Эта длина может варьироваться, но ноги должны быть достаточно длинными, чтобы вместить вкладки, но достаточно короткими, чтобы оставить неразрезанный образец для измерения.
  3. Маркировка измерения деформации: С помощью маркера или чернил поместите две отметки, центрированные и разделенные приблизительно 1 см, на каждую из тонких ножек (рисунок 2D) и тело образца (всего шесть), чтобы можно было измерить нанесенное растяжение в каждой из трех ножек образца под нагрузкой.
  4. Прикрепление вкладок: Используйте клейкий цианоакрилатный клей для прикрепления 3D-печатной или вырезанной лазером вкладки (шаг 1.1) к концу каждой ножки (рисунок 1B и рисунок 2D).
  5. Подготовьте натяжную леску: измерьте и отрежьте две длины тонкой лески. Приблизительно 30 см линии необходимо для внутренней маршрутизации через механизм; добавить дополнительные компоненты по мере необходимости для прокладки линии к внешнему набору шкивов (шаг 4.4). Прикрепите весовые пластины по 5 г к концу линий, проходящих через внешние шкивы, и привяжите другой конец к выступу на каждой ножке.

6. Монтаж образца

ПРИМЕЧАНИЕ: Соблюдайте осторожность во время этого шага, чтобы убедиться, что образец не касается объектива микроскопа, чтобы избежать его повреждения. Это может помочь отрегулировать объектив и ступень микроскопа, чтобы создать как можно больше места для монтажа образца.

  1. Зажмите основание образца с помощью винта большого пальца держателя образца (рисунок 1С).
  2. Проложите линию для каждой ноги через каждую сторону системы шкивов (рисунок 1A и рисунок 2A). Сфотографируйте образец сверху, пока образец находится под незначительным весом, удерживая камеру на нижней стороне механизма регулировки угла. Убедитесь, что камера параллельна плоскости выборки, чтобы свести к минимуму эффекты перспективы.
  3. Добавьте желаемый вес преднатяга 75 г на оба конца лески возле внешних шкивов. Увеличьте это количество до 150 г или уменьшите его до 50 г, чтобы изменить разрывной вклад, если это необходимо для этого примера материала и геометрии. Сделайте второй снимок образца после добавления веса, снова убедившись, что камера параллельна плоскости образца.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенные здесь примеры весов относятся конкретно к образцу PDMS, используемому в этом исследовании.
  4. Выровняйте леску от самого нижнего шкива с плоскостью Z ножек образца с помощью Z-компонента трехсторонней ступени микрорегулировки (рисунок 1А). Приблизительно расположите ожидаемый наконечник лезвия близко к полю зрения объектива (рисунок 2B).

7. Крепление лезвия

  1. Поместите лезвие бритвы в соответствующий зажим лезвия (шаг 1.2) и закрепите лезвие на месте с помощью установленного винта. Плотно поместите лезвие в зажим лезвия (рисунок 1D и рисунок 2C), чтобы оно было квадратным. Вставьте это обрезанное лезвие бритвы в крепление зажима лезвия, прикрепленное к тензодатчику (рисунок 1E).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Лезвие всегда должно быть размещено после установки образца. Если лезвие находится на месте перед образцом, это представляет угрозу безопасности для пользователя.

8. Выравнивание аппарата

  1. Выберите объектив микроскопа в 2,5 раза или в 20 раз, если требуется более близкое изображение.
  2. Используйте настройку пропускаемого света, увеличивая свет позади образца, если это необходимо.
  3. Установив лезвие на место, сфокусируйте микроскоп на его нижней части, используя систему вертикальной регулировки лезвия, если это необходимо, чтобы привести наконечник на соответствующее рабочее расстояние для цели (рисунок 1E и рисунок 2A). Тщательно выровняйте лезвие бритвы в поле зрения микроскопа, используя только направления X и Y трехсторонней ступени микрорегулировки (рисунок 1A).
  4. Затем направьте микроскоп на образец. Выровняйте наконечник трещины с лезвием бритвы (рисунок 2B), переведя ступень XY микроскопа (рисунок 1A), чтобы убедиться, что промежуточная плата образца совпадает с промежуточной плоскостью механизма регулировки угла.

9. Тестирование

  1. Откройте код, используемый для сбора данных тензодатчика (collect_data.mlapp, файл дополнительного кодирования 21).
  2. Начните запись данных тензодатчика, нажав кнопку Начать запись .
  3. Переведите образец через лезвие бритвы на 1 см и более с постоянной скоростью с помощью управления ступенью микроскопа. Одновременный сбор изображений с помощью интерфейса визуализации микроскопа.
  4. Когда ступень XY микроскопа останавливается (рисунок 1A), нажмите кнопку «Остановить запись », чтобы остановить запись данных и автоматически сохранить *.txt файла нагрузки и времени отклика.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Параметры, используемые на стадии 4 и стадии 6, а также данные, собранные на стадии 6 и стадии 9, объединяются для получения энергии резания образца. Согласно Eqn. 1, для определения энергии резания требуются следующие параметры: толщина образца, t, сила преднатяга, fpre и угол между ножками и осью резания, θ. Также требуются следующие данные: сила резания, fразрез и средняя деформация ноги,

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Горизонтальный, Y-образный режущий аппарат, о котором здесь сообщается, обеспечивает возможности визуализации in situ наряду с улучшенной простотой использования для этого метода отказа. Аппарат включает в себя модульную/портативную конструкцию для быстрого монтажа/демонтажа из микроскопа и непрерывной, предварительно выровненной регулировки угла наклона ножки. Все файлы САПР, необходимые материалы и процедуры были включены для облегчения реализации этого метода. Во многих случаях (держатели лезвий, держатель об...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы хотели бы поблагодарить д-ра Джеймса Филлипса, д-ра Эми Вагонер-Джонсон, Александру Спитцер и Амира Остади за их советы по этой работе. Финансирование поступило из стартового гранта, предоставленного Департаментом механических наук и инженерии в Университете Иллинойса Урбана-Шампейн. М. Герена, Д. К. Пэн, М. Шмид и К. Уолш получили диплом старшего дизайнера за свою работу над этим проектом.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<сильный>Купить детали
1" Шкив наружного диаметраMcMaster Carr3434T75Шкив для троса (больше)
100 г МикротензодатчикRobotShopRB-Phi-203
1K резисторDigi-KeyCMF1.00KFGCT-ND1 кОм ± 1% 1 Вт резистор через отверстие Осевое огнезащитное покрытие, влагостойкий, безопасная металлическая пленка
1М резисторDigi-KeyRNF14FAD1M001 МОм &mn; 1% 0,25 Вт, 1/4 Вт сквозной резистор Осевое огнезащитное покрытие, безопасная металлическая пленка
3/8" OD ШкивMcMaster Carr3434T31Шкив для троса
4" Прозрачный транспортир с легко читаемой маркировкойS& S WorldwideLR3023
Макетная платаECEBN/A
IC OPAMP ZERO-DRIFT 2 CIRC 8DIPDigi-KeyLTC1051CN8#PBF-ND
M2 x 0,4 мм ГайкаMcMaster Carr90592A075Стальная шестигранная гайка
M2 x 0,4 мм x 25 ммMcMaster Carr91292A03218-8 Винт с торцевой головкой из нержавеющей стали
M2 x 0,4 мм x 8 ммMcMaster Carr91292A83218-8 Винт с торцевой головкой из нержавеющей стали
M3 x 0,5 мм x 15 ммMcMaster Carr91290A572Винт с торцевой головкой из легированной черной оксидной стали
M3 x 0,5 мм x 16 ммMcMaster Carr91294A134Винт с шестигранной головкой из легированной черной оксидной стали
M3 x 0,5 мм, высотой 4 ммMcMaster Carr90576A102Контргайка из нейлоновой вставки средней прочности
M4 x 0,7 ммMcMaster Carr90592A090Стальная шестигранная гайка
M4 x 0,7 мм x 15 ммMcMaster Carr91290A306Винт с торцевой головкой из черной оксидной легированной стали
M4 x 0,7 мм x 16 ммMcMaster Carr91294A194Винт с шестигранной головкой из легированной черной оксидной стали
M4 x 0,7 мм x 18 ммMcMaster Carr91290A164Винт с торцевой головкой из легированной черной оксидной стали
M4 x 0,7 мм x 20 ммMcMaster Carr91290A168Винт с торцевой головкой из легированной черной оксидной стали
M4 x 0,7 мм x 20 ммMcMaster Carr92581A270Винт с накатанной головкой
M4 x 0,7 мм x 30 ммMcMaster Carr91290A172Винт с торцевой головкой из легированной черной оксидной стали
M4 x 0,7 мм x 50 ммMcMaster Carr91290A193Винт с торцевой головкой из легированной черной оксидной стали
M4 x 0,7 мм, 5 ммMcMaster Carr94645A101Высокопрочная сталь с нейлоновой вставкой Контргайка
M5 x 0,8 мм ГайкаMcMaster Carr90592A095Стальная шестигранная гайка
M5 x 0,8 мм x 16 ммMcMaster Carr91310A123Класс высокой прочности 10,9 Стальной винт с шестигранной головкой
M5 x 0,8 мм x 35 ммMcMaster Carr91290A195Винт
с торцевой головкой из легированной черной оксидной сталиM5 x 0,8 мм, диаметр головки 13 мм McMasterCarr96445A360Фланцевая гайка с накаткой
M5 x 0,8 мм, высота 5 ммMcMaster Carr90576A104Сталь средней прочности Нейлоновая вставка Контргайка
SolidworksDassault SystèmesCAD
Комплект проводкиECEBN/A
Ось XYZ Ручная прецизионная линейная сцена 60 мм x 60 мм Торцевая подшипниковая платформа для настройки Подвижный столОптикаFocusN/A
Make Parts
solidworks: arms_arm_single. SLDPRT
Кол-во: 2
Настройка: Быстрая/высота слоя 0,2 мм
Система регулировки угла - руки стационарные3D-печать Твердыеконструкции: arms_stationary. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстро/0,2 мм Высота слоя
Система регулировки угла - ссылка3D-печать Solidworks: arms_arm_link. SLDPRT
Кол-во: 2
Настройка: Быстрая/высота слоя 0,2 мм
Система регулировки угла - слайдер3D-печать solidworks: arms_slider. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстро/0,2 мм Высота слоя
Система регулировки угла - распорка3D-печать Solidworks: arms_front_spacer. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстрый/0,2 мм Высота слоя
Зажим - Зажим лезвия3D-печать Твердыеконструкции: Зажим лезвия. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Тонкая/0,1 мм высота слоя
Зажим - крепление зажима лезвия3D-печатьsolidworks: крепление зажима лезвия. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Тонкая/0,1 мм Высота слоя
Рамный кронштейн3D-печатьsolidworks: рамный кронштейн. SLDPRT
Кол-во: 2
Настройка: Быстро/высота слоя 0,2 мм
Монтажная платформаЛазерная резка Акриловаямассивная конструкция: монтажная платформа. SLDPRT
Кол-во: 1
рычаг шкива (слева)3D-печатьsolidworks: шкив arm_Mirror.SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: быстро/высота слоя 0,2 мм
Рычаг шкива (справа)3D-печатьsolidworks: рычаг шкива. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстрая/высота слоя 0,2 мм
Держатель образца и язычок- Зажим3D-печатьsolidworks: Clamp.SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстрый/высота слоя 0,2 мм
Держатель образца и язычок- Держатель образца3D-печатьsolidworks: Держатель образца. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстрая/высота слоя 0,2 мм
Держатель образца и вкладка- Вкладка3D-печатиsolidworks: Tab.SLDPRT
Кол-во: 2 на тест
Настройка: Тонкая/0,1 мм высота слоя, без полей
Система вертикальной регулировки- Внутренний слайд3D-печатьsolidworks: Внутренний слайд. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстро/0,2 мм Высота слоя
Система вертикальной регулировки - Внешний слайд3D-печать Solidworks: Внешний слайд. SLDPRT
Кол-во: 1
Настройка: Быстро/высота слоя 0,2 мм
Angle adjustment system - arm 3D-печать

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Y Shaped CuttingMicroscope Mounted CuttingFailure Energy MeasurementSoft Material TestingPolydimethylsiloxane CuttingInverted Microscope StageCutting Force MeasurementMicrostructural Failure AnalysisSample Holder AssemblyLoad Cell Data

Related Articles