一方向CFRPの静的引張試験における破壊観察/HPV-X2

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炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)は、複合材料の中でも特に比強度に優れており、軽量化による燃費向上を目的に、航空機や一部の輸送機で使用されています。優れた機械特性を持つ複合材料ですが、材料内に損傷が発生すると、その損傷を起点に瞬時に破壊が進行する脆性的な破壊挙動を示すことが知られています。そのため、CFRPの開発において、材料試験だけでなく、強度の弱い箇所の破壊を確認するために破壊観察も行われています。

 

Table 1　試験装置

 

高速度ビデオカメラ HPV-X2
レンズ 105 mm、 F1.8
照明 メタルハライドランプ 2台
試験機 AG-X plus
ロードセル 50 kN
つかみ具 50 kN用定位置くさび式つかみ具
つかみ歯 複合材料用台形やすり目歯
ソフトウェア TRAPEZIUM X（シングル）

Table 2　試験条件

 

試験速度 5 mm/min
撮影速度 500万コマ/sec
試験片寸法 幅6 mm、厚さ 0.4 mm
積層方法 [0]2
Fig.1　試験の様子

Fig.1　試験の様子

実験には、精密万能試験機AG-Xと高速度ビデオカメラHPV-X2を使用しました。静的試験においては試験時間が長くなるので、照明は、瞬間的に強い光を発するストロボを使用できないため、光源に連続光であるメラルハライドランプ(ストロボと比較すると弱い光源)を使用しました。Table 1に使用した装置を示します。Fig.1に試験の様子を示します。Table 2に試験条件を示します。

Fig.2に一方向CFRPの破壊の様子を示します。Fig.2の画像(2)において試験片の左側に試験片長手方向の亀裂が確認できます。画像(3)ではそれらの亀裂が上部タブまで進展している様子がわかります。また、画像(3)では試験片右側にも試験片長手方向の亀裂の発生が確認できます。その後、画像(6)に試験片がばらけていく様子が観察されました。 Fig.3に一方向CFRPの破壊の撮影動画を示します。

Fig.2　撮影画像(画像間の時間間隔は2 µs)

Fig.2　撮影画像(画像間の時間間隔は2 µs)

Fig.3　カメラの撮影動画

 
HyperVision HPV-X2 高速度ビデオカメラ

高速度ビデオカメラ

世界初、高画質と超高速の未知領域へ
科学分野の様々な場面で、現象が一瞬にして経過してしまい、解決の糸口が見つけられないことがあります。高速度ビデオカメラは、この一瞬を記録し、スローモーション再生することで可視化します。この技術は重要な解析手法として、材料破壊、放電、爆発、微小現象など様々な分野で利用されています。近年、高速化、微細化が進み、従来の撮影速度を遥かに超える超高速度撮影が求められています。
高速度ビデオカメラHPV-X2は、新開発の独自の高速CMOSイメージセンサを搭載し、世界で初めて1,000万コマ/秒の超高速連続撮影を実現しました。
HPV-X2は高速撮影の新たな扉を開きます。

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炭素繊維強化プラスチックの有孔引張強さ試験システム

試験機　　　：AG-Xplus
ロードセル　：100 kN
試験治具　 ：100 kN用定位置くさび式つかみ具、複合材料用台形やすり目歯
ソフトウェア：TRAPEZIUM X(シングル)

TRAPEZIUM LITE X
床置形精密万能試験機　AG-Xplus

床置形精密万能試験機　AG-Xplus

特長

試験サイクルタイムを短く
5 kN以下の卓上形はリターン速度3300 mm/min、クロスヘッド速度3000 mm/minで駆動するHSタイプを選択頂けます。ゴム等のよく伸びる試験片の場合、試験のサイクルタイムを短くできます。

短柱タイプ（SC形）のラインナップ追加
電気・電子部品など小物部品の試験、圧縮試験を行われる場合に適しています。試験高さが1130 mmなので、天井の低い部屋への設置が可能です。試験空間は700 mmになります。

待機時省電力化で、環境負荷低減を進めます
世界的にCO2削減が必要となっております。AG-Xplusは待機時の消費電力を削減し、環境負荷低減に貢献します。フレーム容量により約10～25％の消費電力を削減します。
 

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