SAMPE中国年会国际学术会议是产品开发设计师和工程师们学习专业知识和实践技术、深入交流、合作共赢的热土,是行业产、学、研、用交流合作的平台。

睿拓时创于5月5日至5月7日在中国国际展览中心携复合材料力学行为测量解决方案参展共同打造中国高性能复合材料行业技术交流与产业合作的平台,服务于更高、更强的中国尖端科技制造业!

睿拓时创提供的复合材料力学行为测量解决方案在会场备受关注,展商及参会专家专门带样品和试件利用我们的设备对材料进行现场测试,并提供的一些材料试件请我们带回公司进行测试并回馈结果。

复合材料力学行为测量解决方案

睿拓时创专注于创新、仿真、试验一体化解决方案,以制造研发领域软硬件产品为平台,进行相关专业产品推广、应用技术服务、产品培训及相关软硬件开发。

睿拓时创所推广的复合材料力学行为测量解决方案,包括大尺寸、微小尺寸复合材料的表面力学性能测试,复合材料高温环境检测及在介观尺度加载装置下复合材料的DIC测试,复合材料内应变测试与内部缺陷无损检测。

特殊尺寸复合材料结构表面力学行为测试


1)大尺寸复合材料测试——机翼VARTM碳纤维材料屈曲实验

采用碳纤维复合材料的机翼具有更轻、气动外形更佳、机翼阻力更小、飞机的燃油经济性更好的特点。随着复合材料作为飞机材料国家战略性新兴产业,机翼的复合材料板材的结构强度和屈曲稳定性研究对新型材料普及与推广具有深远的意义。

如图所示:利用VIC-3D非接触全场应变测量技术,增量加载至极限载荷,测量加载过程中的位移以及应变响应。轴向应变分布和传统方式应变片测量对比。


如图所示,轴向加载随载荷加载过程离面位移特性。应用测量屈曲轴向板刚度,综合材料成本和重量,提升复合材料结构的设计利用率,高保真失效分析解决当前强度分析设计局限性。


2)微小尺寸复合材料测试——电子行业微小尺寸mm级材料表面力学性能测试

测量微小尺寸的复合材料表面特性,对于检测电子产品极为重要。如下图所示测量电子材料mm级视野尺寸查看小尺寸下位移特性和应变特性

如图所示,VIC-3D显微系统

 • CSI立体显微镜可测量视野范围:0.7mm-7.0 mm。

 • 具有专利的Vic-3D立体显微模块是使用显微镜图像系统的前提。

 • 定制设计的分光镜使得图像精确重叠。


•立体显微测量系统

VIC系统针对扫描电镜有专门的分析模块,可以解决Drift电子束漂移失真。在介观尺度方面VIC系统可配合显微加载系统,通过显微镜、放大镜头、显微镜头对介观尺度样件试验进行测量和应变分析。


介观尺度复合材料表面力学行为DIC测试和加载

介观尺度测试系统可以满足纳米级精度测量需求。光学显微镜因为受可见光波长限制分辨率只能达到250nm,而DIC技术具有强大图像处理能力可以准确实现0.1像素位移测量,可以使μTS显微测试系统的分辨率可达到25nm。

•  介观尺度测试系统-μTS


13D打印复合材料模型验证


• 对三个用颗粒大小不同的复合材料经过3D打印生成的拉伸试样,进行有限元模型验证。三个试样在进行有限元分析时具有相同的等效体积单元(RVE)。

• 由于样件材料是透明基质中有黑色颗粒掺杂,所以试样在散斑制作上没有采用传统的DIC散斑制作方式,而是采用60粒的砂纸进行打磨,就能得到较好的图像效果。

• Psylotech公司通过数字图像相关技术(DIC)、光学显微镜、显微加载装置、光学畸变校准技术的结合将光学测量集成为一个连续的高精度测试系统,避免多个测试设备对数据采集引起误差叠加,为试验精度提供保证。


2)Kevlar材料单根纤维性能测试

纤维是纤维增强复合材料的承载成分。纤维的理想特性包括高刚度,高强度和低密度。了解单纤维丝的拉伸性能可以提高对纱线力学的理解,从而提高对薄层和层压板行为的理解,并提高预测性能。

 实验地点:美国陆军研究实验室

 实验方法:μTS试验机对单根纤维进行加载并配合激光共聚焦显微镜进行记录。


 实验目的:测量Kevlar单根纤维的直径力学性能的关系

 实验过程:采用激光共聚焦显微镜测试单根纤维的直径,采用μTS测试框架在显微镜下进行单根纤维的加载


复合材料高温环境检测与温度场耦合

陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料领域研究人员在不同温度工况下的力学性能测试,指导选择制作合适复合材料。对连续纤维增强陶瓷基复合材料虽然在力学性能上具有一定优势,但是连续纤维的生产、排布和编织等工艺复杂,复合材料的成型困难,复合材料强度较低,成本高昂,由此在高温环境中的力学性能测试具有重要意义。


试验装置设置

 测试对象:陶瓷基复合材料        • 试件尺寸:50mm×4mm

 加载方式:四点弯曲测试挠度     • 环境温度:800℃


•VIC-3D多场耦合功能支持不同类型相机进行3D温度场和3D应变场的耦合测量。与传统的数字图像相关不同,其通过红外校正板自动实现温度场和应变场坐标系对齐。直接进行数字图像相关运算,得到3D温度场和应变场的关系。可以直接得到在高温环境下,不同温度梯度下复合材料表面力学行为关系。


复合材料内部缺陷无损检测

SE Systems基于剪切散斑干涉(Shearography)/电子散斑干涉(ESPI)原理,并由其延伸出振动成像(Vibrography)技术。在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,并给出缺陷(气泡、空隙、分层、裂纹、脱粘等)的大小、位置、性质和数量等信息,广泛应用于航空、航天、机械制造、汽车和建筑等复合材料使用以及结构定期检测。可测量构件或者材料的固有频率、振幅等,其分辨率可达到光波长,完全满足科研领域高精度要求。

• 激光散斑干涉复合材料无损检测系统SE2系列产品 

1)游艇的无损检测

•SE系统安装在吸盘三脚架上,三脚架连接在倒置的玻璃钢船体的游艇上

实验结果:

 • 时间平均剪切测量,通过在右舷船体底部压电振荡器加载动态载荷(5300Hz);在船尾的艏侧推器处显示异常(红圈);左侧的蝴蝶散斑表明喷轨处有缺陷。


2)材料不均匀或者刚度各向异性缺陷检测

 •  测量物体:船舵叶片         •  固定方式:吸盘三脚架

 •  加载方式:压电振荡器      •  测量环境:室外阳光


•  时间平均模式下的测量结果

•  缺陷原因:材料不均匀或者刚度各向异性

•  大视野下也能检测出小尺寸缺陷

•  缺陷的大小、种类以及所处深度决定其固有频率


3)材料预制脱粘缺陷检测


• 测量物体:CFRP油箱          • 固定方式:自动化机械臂      

• 缺陷原因:预制脱粘缺陷     • 加载方式:内部加压


• 测量物体:X-38 机头罩     • 加载方式:压电振荡器 

• 测试环境:室内                • 缺陷原因:材料脱粘


4)玻璃纤维层合板内部缺陷测试

• 采用ISI加载方式:真空罩

• 测量环境:真空罩内

• 直接测试缺陷原因:基底和泡沫结构的分层


复合材料内部应变检测

VIC-Volume 体应变测量复合材料试件需要内部自身具有随机的散斑特征点,使用立体扫描系统获取切片图像。

VIC-Volume 体应变测量能够直接读取立体扫描系统获取的体扫描图像, 采用 DIC 原理可对每一切片进行全场位移以及应变分析,同时采用相关性算法将变形前与变形后切片与切片之间特征点变化确定其相关性。


如图所示,测量复合材料在3000N原位加载内部X轴向应变特性,以及在3400N加载下复合材料内部X轴向应变分布特性云图。

所图所示,VIC-Volume体应变测量软件可以直接得出复合材料在加载过程中,由于不同力学属性的材料,力学行为表现也不尽相同,可以直接测量出应变集中特性和分布情况。

复合材料力学行为测量解决方案for SAMPE中国(2019)

新闻资讯

复合材料力学行为测量解决方案for SAMPE中国(2019)

本网站由阿里云提供云计算及安全服务