Розуміння розшарування в композитних матеріалах: причини, методи виявлення та наслідки

Розшарування — це явище, яке відбувається, коли шари матеріалу, наприклад волокна або листи, починають відокремлюватися один від одного. Це може статися через різні причини, такі як погане з’єднання між шарами, надмірне напруження чи деформація або наявність дефектів чи домішок у матеріалі. Розшарування може призвести до значного зниження міцності та жорсткості композитного матеріалу, а у важких випадках це може призвести до повного руйнування конструкції.

Відшарування може відбуватися в різних типах композитів, включаючи армовані волокном полімери (FRP), вуглець полімери, армовані волокном (CFRP), і полімери, армовані скловолокном (GFRP). Це поширена проблема в багатьох сферах застосування, таких як аерокосмічна, автомобільна та цивільна інженерія, де композитні матеріали використовуються для створення легких і високоефективних структур.

Існує кілька методів виявлення розшарування в композитах, зокрема:

1. Візуальний огляд: цей метод передбачає візуальний огляд композитного матеріалу на наявність ознак розшарування, таких як тріщини, зморшки або проміжки між шарами.
2. Ультразвукове тестування: цей метод використовує високочастотні звукові хвилі для виявлення розшарувань шляхом вимірювання змін в акустичних властивостях матеріалу.
3. Рентгенівська рентгенографія: цей метод використовує рентгенівські промені для створення зображень внутрішньої структури композитного матеріалу та виявлення розшарувань.
4. Термографічне зображення: цей метод використовує теплові камери для виявлення розшарування шляхом вимірювання різниці температур між шарами.
5. Випробування на удар: цей метод передбачає удари по композитному матеріалу з контрольованою силою для виявлення розшарування шляхом вимірювання поглиненої енергії та результуючої деформації.
6. Випробування на акустичну емісію: цей метод передбачає вимірювання високочастотних акустичних сигналів, створюваних композитним матеріалом під час деформації або удару, що може вказувати на розшарування.
7. Випробування на вібрацію: цей метод передбачає піддавання композитного матеріалу вібраційним навантаженням для виявлення розшарування шляхом вимірювання змін резонансної частоти матеріалу та поведінки демпфування.
8. Скануюча електронна мікроскопія (SEM): Цей метод передбачає використання скануючого електронного мікроскопа для дослідження поверхні композитного матеріалу на наявність ознак розшарування, таких як тріщини, розриви або відшарування.
9. Мікрокомп’ютерна томографія (мікроКТ): цей метод використовує рентгенівську комп’ютерну томографію для створення детальних зображень внутрішньої структури композитного матеріалу та виявлення розшарувань.
10. Тестування акустичним резонансом: цей метод передбачає вимірювання частоти акустичного резонансу композитного матеріалу для виявлення розшарування шляхом порівняння очікуваної частоти з фактично виміряною частотою.