Strukturní tělesa s odolností vůči dynamickému zatížení

Abstract

Práce je zaměřena na rázovou odolnost strukturních zkušebních těles z materiálu ASA (akrylonitrilstyren) a z dalších plněných materiálů. První skupinu tvoří strukturní tělesa s průchozími otvory a druhou skupinou jsou pak strukturní tělesa s vnitřními dutinami. Tyto struktury byly navrhnuty v softwaru Catia a byly vyrobeny pomocí technologií FFF (Fused Filament Fabrication), což je jedna z nejrozšířenějších aditivních metod. Tato technologie 3D tisku umožňuje navrhovat složitější součásti a je tedy ideální pro výrobu těchto prototypů. Cílem bylo získat strukturní tělesa s větší odolností vůči působení padostroje, než těleso o plném objemu materiálu. Všechna strukturní tělesa mají o 35 % menší objem oproti plnému tělesu, přičemž základní rozměry zkušebních těles jsou stejné. Pro tuto zkoušku byl použit padostroj Zwick Roell HIT230F. Hodnotícím kritériem zde byly maximální síly a energie potřebné k proražení zkušebního tělesa. Po zatěžování těles na padostroji byly díky mikroskopu Keyence přeměřeny skutečné hodnoty vnitřních dutin, kde byly pojmenovány určité nepřesnosti při výrobě, které vznikají především nastavenou výškou vrstev a uzavřením kruhových trajektorií při pohybu vytlačovací trysky. Také byla naměřena skutečná výška jednotlivých vrstev. V další části výzkumu bylo zvoleno několik nejnovějších plněných materiálů pro zhotovení zkušebních těles na zkoušku Charpyho kladivem, kde bylo cílem porovnat materiály mezi sebou a z nejodolnějšího materiálu na rázovou a vrubovou houževnatost vyrobit zkušební těleso, které by odolalo nejvyšším hodnotám sil a energii při zatížení na padostroji. Na základě vyhodnocení zkoušky rázové a vrubové houževnatosti byly zvoleny materiály Nylon AF80 a materiál s označením PC-CF k výrobě strukturních těles. Na základě těchto experimentů bylo prokázáno, že strukturní tělesa dosáhly vyšším odolnostem než plný materiál. Jediný zástupce struktur s průchozími otvory, který dosahoval vyšších odolností než plný materiál, byla struktura s průchozími kruhovými otvory. Zatímco v případě strukturních těles s vnitřními dutinami dosahovaly vyšším odolnostem jak těleso s kulovými dutinami, tak těleso s kuželovými dutinami. Přínosem je tedy úspora materiálu při výrobě těles odolných vůči tomuto zatěžování. Dále bylo zjištěno, že materiálový pohled u strukturního vzorku z hlediska konkrétních plněných materiálů Nylon AF80 a PC-CF nemá zásadní vliv na odolnost strukturních těles vůči zatížení na padostroji, hodnoty plněných materiálů zde nedosahovaly statisticky významných rozdílů oproti materiálu ASA.