System ultraszybkich kamer cyfrowych do badań... / Politechnika Lubelska

Dotacja celowa Ministerstwa Edukacji i Nauki przeznaczona na finansowanie realizacji inwestycji związanej z działalnością naukową - zakup aparatury naukowo - badawczej

Tytuł projektu: System ultraszybkich kamer cyfrowych do badań dynamicznej fragmentacji zaawansowanych kompozytów

Numer umowy: 7221/IA/SP/2021

Okres realizacji: 2021 - 2023

Wartość projektu: 2.706.000,00 PLN

Wysokość dotacji celowej: 2.706.000,00 PLN

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Tomasz Sadowski

Opis:

Przedmiotem zakupu aparaturowego jest duża infrastruktura badawcza w postaci systemu do obserwacji 3D ultraszybkich procesów niszczenia kompozytów i elementów konstrukcji stosowanych w lotnictwie, przemyśle samochodowym i budowlanym, które są poddane działaniu obciążeń uderzeniowych.

Ultraszybka kamera cyfrowa (UKC) służy do rejestracji ekstremalnie szybkich procesów takich jak: zderzenia, kolizje, monitorowanie ultraszybkich procesów niszczenia (fragmentacji materiałów) z prędkością 10⁷ – 10⁹ klatek na sekundę. UKC sprzężona ze stanowiskiem badawczym, np. dynamiczną maszyną wytrzymałościową, prętem Hopkinsona lub wieżą udarową umożliwia charakteryzowanie kompleksowych dynamicznych własności mechanicznych nowoczesnych kompozytów litych lub porowatych, jak również i monitorowania całego procesu degradacji materiału aż do jego końcowego zniszczenia, tj. rozpadu próbek lub elementów konstrukcyjnych na fragmenty. Zastosowania komercyjnie dostępnych obiektywów zwiększa możliwości kamery zarówno do zdjęć makro wykonywanych w laboratorium badawczym, jak i zdjęć plenerowych – balistyka i wybuchy. W przeciwieństwie do szybkich kamer (prędkość 10⁶ klatek na sekundę), które w wyniku obserwacji czynionych dla materiałów kruchych pozwalają jedynie zaobserwować chmurę pyłu kamera ta da możliwość obserwacji inicjacji procesu zniszczenia materiału jak wskazane zostanie poniżej.

UKC umożliwia obserwację ultraszybkich testów dynamicznych poprzez rejestrację filmów w wysokiej rozdzielczości, która to cecha pozwala również na badania w nanoskali oraz szybkości do 10⁹ klatek na sekundę w następujących aplikacjach:

badanie ekstremalnie szybkich procesów kruchego uszkadzania i pękania w zaawansowanych kompozytach o matrycach ceramicznych, polimerowych, cementowych i innych w prostych i złożonych stanach obciążenia. W szczególności monitorowanie propagacji rozwarcia szczeliny i rozwarcia wierzchołkowego szczeliny w różnych testach np. przy 3 lub 4-punktowym zginaniu, próbkach kompaktowych i próbek o innych kształtach.
monitorowanie procesów miażdżenia i fragmentacji zaawansowanych kompozytów w stanach ściskania.
badanie wzrostu i rozwarcia pęknięć podczas wysokocyklowego zmęczenia,
określanie dynamicznych właściwości nowoczesnych materiałów kompozytowych, w tym odporności na pękanie przy obciążeniach udarowych. Szczegółowa obserwacja i analiza mechanizmów inicjacji i wzrostu uszkodzeń prowadzących do zniszczenia.
badanie dynamicznych procesów niszczenia konstrukcji (zderzenia, kolizje samochodowe lub lotnicze) lub elementów konstrukcji,
obserwacje zniszczeń przy uderzeniach balistycznych.