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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:2023-09-25瀏覽:1277次






          復合材料因其重量輕、比強度高、抗疲勞性能好、適合一體化設計等特性,在航空航天、新能源汽車、化工等行業被廣泛應用。


          貫穿復合材料研究最引人注目的是其沖擊損傷問題,無論是相關的材料研究,結構設計的重點還是工藝制造和維護問題,碳纖維復合材料一進入解決輕量化需求的應用,遇到的技術關鍵就是沖擊損傷。




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          CAI 試驗方法要點





          復合材料沖擊后壓縮強度(Compression After Impact,CAI)試驗主要用于定義復合材料在經歷沖擊載荷后的抗損傷能力,在航空復合材料領域已經是標準化測試,涉及ASTM D7136/7137、GB/T21239、 空客AITM 1.0010、波音BSS 7260等標準。


          自1980年代起,CAI 試驗方法經歷了多次討論修訂完善,其中 ASTM D7136 和 D7136M 在全球范圍內被廣泛傳播與使用。


          以 ASTM D7136M 為例,其要點為:使用公制 100mmx150mm 的矩形樣品,推薦試樣厚度 h 為 4-6mm,使用落錘總質量為 5.5±0.25kg 直徑為 16±0.1mm、硬度為 60~62HRC 的半球形光滑沖擊頭,以 6.7J/mm×h(樣品厚度)的能量沖擊試樣。


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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


          為了避免試驗過程中沖頭多次沖擊樣品造成額外損傷,落錘試驗機配備防二次沖擊功能,精確的預損傷形成后再使用萬能材料試驗機對樣品進行壓縮或拉伸測試。


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          試驗解決方案


          Instron 作為落錘沖擊試驗機的行業代名詞,整合吸收了原美國 Dynatup 和意大利 CEAST 的技術優勢,不斷迭代升級,在全球各行各業尤其是復合材料行業被廣泛應用于品質控制和研發。


          從防止應力和振動松動的螺紋厭氧膠、防震地腳、氣動阻止二次沖擊裝置,每一處細節都會被千錘百 “沖" ,以高于各國以及行業要求規范充分驗證后推向市場。


          Instron® 9400 系列落錘沖擊試驗機可研究層壓板的沖擊損傷容限, 并確定不同沖擊能量對殘余強度的影響。


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          Instron 落錘試驗系統


          Bluehill Impact 軟件可幫助用戶輕松獲取整個沖擊過程中每個細節的精確信息,從能量和時間的曲線上可以清楚地看到施加的能量、吸收能、彈性能等信息。


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          典型的復合材料CAI曲線


          此外,Instron 的溫度環境箱可提供廣泛的溫度測試能力,幫助用戶研究相同材料在高達 300°C 的高溫環境中可能發生的反應。


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          溫度環境箱





           

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