岛津以力学性能优异的CFRP (碳纤维增强复合材料)为试样,进行了3点弯曲试验。
我们通过超声波显微镜和微焦点X射线CT观测了由于疲劳导致的试样破坏情况。
试样:
CFRP材料(长100 mm,宽10 mm,厚1.5 mm (9层))
三点弯曲疲劳试验的外观和试验后的样品外观
以最大负荷应力800 MPa、最小负荷应力80 MPa、频率10 Hz反复对试样进行加载。共计4根试样 (#1,#2,#3,#4) ,位移大小达到一定量 (*) 时试验结束。
*) #1: 3.0 mm、#2: 3.5 mm、#3: 4.0 mm、 #4: 5.0 mm以上
在#1和#2这两种情况下,在压头接触部分中发现损坏。#3能够确认内部有大的剥离以及表层有轻微剥离,#4几乎完全损坏。
[超声波显微镜]内部观察
在超声波显微镜下,无法观测到#4的变形。
[结果]
在#1和#2中,压头接触部分的表层发生了开裂,在超声波显微镜下,在其背面也发现了轻微的剥离,但是在X射线CT中,无法确认到这种轻微的剥离。试验进行到#3的话, X射线CT便可以确认这种程度的剥离了。
超声显微镜在疲劳早期很容易检测到剥离,但会受到表面破坏的阻碍,难以观察到破坏情况的细节。相反,X射线CT很难观测到疲劳早期的破坏,如#1和#2。
这些特征有助于将超声波显微镜与X射线CT结合使用。例如,通过使用超声显微镜在大范围内定位受损区域,然后使用X射线CT缩小视野并放大图像,可以更有效地观察更详细的损坏情况。