Zvýšený zájem o dřevěné nosníky, jako o stavební materiál z obnovitelných zdrojů, dovedl Strukturní laboratoř Oddělení stavebního inženýrství na Univerzitě v Queensladu k vývoji nového, inovativního typu konstrukce těchto nosníků. Tenké vrstvy vlákny zpevněného polymeru jsou spojeny dřevěným plátem (dýhou) nebo panelem pro vytvoření vysoce výkonných, lehkých a konstrukčně jednoduchých strukturních prvků. Nový typ kompozitu je označován jako hybridní, vláknem zpevněný polymerní nosník s tenkostěnnou konstrukcí (HFT).

Fotogalerie

Pro výzkum mechanického chování nového typu nosníků použili vědci ze Strukturní laboratoře zkoušky 4-bodovým ohybem na sérii vzorků. Na měření skutečné deformace a posuvu (průhybu/prodloužení/kontrakce) v průběhu testu byli využity jak kontaktní, tak i bezkontaktní měřicí systémy. Laboratoř k tomuto účelu využívá univerzální testovací zařízení MTS s průtahoměry, lineární průhyboměr a korelativní řešení s využitím VIC-3D DIC systému (obrázek vlevo).

Pro nalezení ohybové kapacity, mechanického chování a způsobů porušování HFT nosníků byla provedena zkouška 4-bodovým ohybem. Za účelem kompletního a přesného zachycení měření ve všech kritických bodech nosníku bylo využito několik typů měřicích zařízení. V oblasti s nejvyšší deformací při 4-bodovém ohybu byl k přesnému měření využitý bezkontaktní systém pro 3D korelaci digitálního obrazu z celého zorného pole (3D DIC), který poskytl nedocenitelné výsledky. V částech nosníků, kde 3D korelace digitálního obrazu nebyla potřebná, byly pro získaní požadovaných dat využity tradiční kontaktní způsoby měření 1D extenzometry a lineárním průhyboměrem. Extenzometry byli uchyceny na horní a dolní patku trámu. 

Deformace a posuv ve směru zatížení snímal lineární průhyboměr přichycený na dolní patku trámu. Stereo kamery 3D DIC systému byly nainstalovány horizontálně do nejdůležitější oblasti trámu pro zachycení celého pole posuvu a rozložení deformace napříč celou sítí přední strany nosníku.

Popsané nastavení celého systému měřicích zařízení bylo velice efektivní ze dvou důvodů:

  • Z pohledu sběru dat, extenzometry a průhyboměr byli použity na oblast vzorku, kde data z nich získaná byla postačující pro analýzu v dané oblasti, nepřerušovaný sběr dat z celého zorného pole 3D DIC systému byl umístěn v oblasti, kde docházelo k anizotropii a/nebo mohlo dojít k posunutí mimo předpokládanou rovinu deformace. V takovém případě byla kontaktní zařízení velice užitečná v oblastech, které byly mimo zorné pole kamery.
  • Z pohledu celkového času trvání testu je měření pomocí 3D DIC systému v oblasti sítě přední strany nosníku vždy rychlejší než měření pomocí extenzometrů.

Jednou z největších výhod měření pomocí různých měřicích systémů je oblast hraničních a duplicitních dat. V uvedené případové studii byla data z horních a dolních extenzometrů srovnána s daty získanými pomocí 3D DIC měření na horní a dolní části přední strany sítě nosníku pro prozkoumání spojitosti vnější vrstvy vlákny zpevněného polymeru. Kromě toho byla 3D DIC data získaná z oblasti, kde docházelo k posunutí předpokládané roviny deformace porovnávané a doplněné duplicitními daty z potenciometrů. Navíc, hraniční a duplicitní data, použitá při vyhodnocování testů, vytvářejí jistotu správnosti výsledků při finální analýze.

Víc informací najdete v metodice "Měření deformace a průtažnosti se zaměřením na bezkontaktní technologii". 

Zdroj: MTS Systems Corporation