Naslov
Identifikacija oštećenja u kompozitima ojačanim staklenim vlaknima primjenom ex-situ µ- tomografskog ispitivanja
(Damage detection in glass fiber reinforced epoxy resin via ex-situ µ-tomography)

Autori
Bilobrk, Juro

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, preddiplomski

Fakultet
Fakultet strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
27.02

Godina
2020

Stranica
73

Mentor
Zvonimir Tomičević

Ključne riječi
Kompoziti ; Nerazorna ispitivanja ; Računala tomografija ; Korelacija digitalnih volumena ; Ex-situ mehaničko ispitivanje ; 3D polja pomaka i deformacija ; Korelacijski reziduali
(composites ; non-destructive testing ; computed tomography ; digital volume correlation ; ex-situ mechanical testing ; 3D displacement and strain fields ; correlation residuals)

Sažetak
Zastupljenost kompozitnih materijala u izradi zahtjevnih inženjerskih konstrukcija i komponenti tijekom godina je u konstantnom porastu. Zahvaljujući svojim specifičnim mehaničkim svojstvima suvremena industrija stavlja poseban naglasak na modifikaciju postojećih i razvoj novih kompozitnih materijala. Međutim, zbog heterogenosti njihove mikrostrukture i anizotropnih mehaničkih svojstava opisivanje odziva kompozitnih materijala uslijed opterećenja je još uvijek izazov brojnim znanstvenicima. Kako bi se pouzdano opisalo ponašanje kompozitnih materijala te odredila mehanička svojstva kompozitnih materijala koriste se suvremene metode nerazornog ispitivanja materijala. Jedna od najzastupljenijih beskontaktnih metoda nerazornog ispitivanja materijala je računala tomografija koja pruža uvid kako u vanjsko tako i unutarnje stanje ozračenog materijala. Rekonstruiranjem registriranih projekcija dobivaju se 3D digitalne slike promatranog volumena interesa. Promatranjem rekonstruiranih 3D volumena te primjenom različitih tehnika analize slika (npr. segmentacija, binarizacija) moguće je odrediti promjene u registriranim volumenima. Međutim klasične metode analize digitalnih slika ne mogu na učinkovit i automatiziran način odrediti pozadinu ponašanja materijala iz 3D skenova. Iz tog razloga, primjenjuju se korelacijske metode za mjerenje cijelog polja pomaka kojima je moguće odrediti odziv materijala i odgovarajuće mehanizme unutar materijala koji se javljaju uslijed mehaničkog opterećenja. U ovom radu provedeno je ex-situ mehaničko ispitivanje s ciljem identifikacije oštećenja i određivanja mehaničkih mehanizama koji dovode do gubitka krutosti kod epoksidne smole ojačane stohastički raspoređenim mat staklenim vlaknima. Uparivanjem laboratorijskog CT skenera i klasičnog jednoosnog ispitnog uređaja provedeno je predloženo ispitivanje na heterogenom materijalu. Tijekom cikličkog opterećenja ispitni uzorak je skeniran u neopterećenom stanju, tj. pri unaprijed definiranim iznosima mehaničkog opterećenja ispitni uzorak se rasteretio te skenirao primjenom laboratorijskog CT skenera. Dobivene 3D slike analizirane se primjenom globalnog DVC algoritma Correli C8 koji se temelji na metodi konačnih elemenata. Promatrani volumen interesa diskretiziran je različitim veličinama mreža konačnih elemenata. Iz dobivenih 3D polja pomaka i deformacija promatran je odziv kompozitnog materijala uslijed narinutog mehaničkog opterećenja. Osim toga, promatrane su odgovarajuće 3D mape korelacijskih reziduala kako bi se odredila mjesta nastanka oštećenja, odnosno mikropukotina unutar predloženog materijala. Preklapanjem polja korelacijskih reziduala s odgovarajućim presjekom mikrostrukture promatranog volumena interesa određen je uzrok nastanka mehanizma oštećenja uslijed predloženog režima mehaničkog opterećenja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA