hrvatski

Metoda kaustike u analizi kontaktnih problema kompozitnih materijala

Mjesta geometrijskih diskontinuiteta (vršak pukotine) i mjesta diskontinuiteta opterećenja (djelovanje kontaktnih sila) predstavljaju kritična mjesta u konstrukciji. Optička metoda kaustike jedna je od rijetkih eksperimentalnih metoda koja daje dobre rezultate upravo u takvim područjima. Razvijena za mjerenje faktora intenzivnosti naprezanja i J-integrala na vršku pukotine za izotropne i anizotropne materijale. Naknadno je proširena na kontaktne probleme gdje su veličina i oblik kaustike na zaslonu povezani sa iznosom i nagibom opterećenja. U ovom radu metoda kaustike je proširena na analizu kontaktnih problema anizotropnih materijala čime je zaokružena cjelina njene primjene za mjesta visokih koncentracije naprezanja u konstrukciji. Eksperimenti su provedeni na ugljičnim vlaknima ojačanom kompozitu, a kao referentan izotropan materijal korištena je epoksidna smola tipa Araldit B. Simulacijama optičkog efekta kaustike na zaslonu i eksperimentalnim snimanja potvrdila se pretpostavka da kod anizotropnih materijala veličina i oblik kaustike ne ovise samo o karakteru opterećenja nego i o mehaničkim svojstvima materijala. Kod neprozirnih materijala, kakva je većina tehničkih materijala, moguće je snimanje kaustike samo u reflektiranom svjetlu s površine modela. Posebna pažnja posvećena je formiranju optičkog postava koji daje oštru i čistu sliku na zaslonu. Za mjerenje karakterističnih veličina na snimljenim slikama, napravljeni su posebni programski algoritmi čime se povećala točnost rezultata i smanjio utjecaj subjektivnog očitavanja. Pokazano je da se metodom kaustike mogu mjeriti kritična opterećenja koja dovode do pojave tečenja materijala kao i opterećenja kod kojih dolazi do oštećenja kompozita. Također je pokazano primjerom kako se metoda može primijeniti u određivanju granice između područja ravninskog i prostornog stanja naprezanja u blizini djelovanja kontaktnih sila. Dane su smjernice budućih istraživanja i primjene metode kaustike na rješavanje kontaktnih problema u konstrukciji.

optička metoda kaustike; kontaktni problem; koncentracija naprezanja; kompozitni materijali

nije evidentirano