Kuva 2 – hiilikuitulujitetun komposiitin nopea puristuskuormitus ja siihen liittyvä venymä- ja lämpötilakenttä, kun venymänopeus on noin 1600 1/s. Kuva on lähteestä [3].
muutoskäytökseen ja sisäisiin jännityksiin monikom- ponenttisissa materiaaleissa ja osissa. Perustavanlaa- tuisessa tarkastelussa ja tutkimuksessa on oleellista rajoittaa potentiaalisia ilmiöitä – tämä usein helpot- taa tapahtumien ymmärtämistä. Silloin, kun tutki- taan termo-mekaanista käytöstä, voidaan pyrkiä pitä- mään jokin tilan muuttuja vakiona. Esimerkiksi läm- pötila voitaisiin pyrkiä pitämään vakiona kaikkialla koko tarkasteltavassa systeemissä – tämän järjestelyn kuvaus olisi silloin isoterminen. Toinen mielenkiintoi- nen vakiointi on adiabaattisuus – adiabaattisessa sys- teemissä lämpö (energia) on vakio eli se ei pääse pois- tumaan. Silloin, kun jokin tapahtuma on hyvin nopea, lämmöllä ei ole aikaa siirtyä. Kullakin aineella on sille ominainen kyky johtaa lämpöä ja sikäli mainittu ’riit- tävä’ nopeus johtuu materiaalin ominaisuuksista ja tar- kastelun tavoitteista. Nazanin Pournoori väitteli Tampereen yliopistossa 30. tammikuuta 2026 [2]. Hänen aiheenansa oli kom- posiittimateriaalien termo-mekaaninen analyysi suu- rilla venymänopeuksilla. Nazanin käytti väitöskir- jansa tutkimuksessa muun muassa Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB) laitteistoa. SHPB pystyy osoitta- maan materiaalinäytteeseen suuntautuneen ja erit- täin nopean jännityspulssin. Oikeanlaisella mitta- latteistolla voidaan venymäliuskoin tallentaa jänni- tysaallon saapuminen näytteeseen, siirtyminen näyt- teen läpi, sekä palautuvat aallot, kun laitteiston osien muodonmuutoskäytös oletetaan lineaari-elastisek- si. Lopulta itse näytteen käyttäytymistä voidaan tut- kia. Tyypillisesti mittapisteitä tulee tallentaa vähin- tään muutamien mikrosekuntien välein eli taajuudel- la 50-200 kHz. Nazanin käytti tutkimukseen myös eri- laisia kuvauslaitteistoja, niin optiseen kuin myös inf-
rapuna- ja synkrotronikuvantamiseen. Onnistuneessa testauksessa eri laitteistojen tallennus tulee laukaista tarkasti ja synkronoida toistensa kanssa. Kuvassa 1 on skemaattisesti kuvattu yksi väitöskirjassa sovellettu järjestely ESRF tiloissa (European Synchrotron Radia- tion Facility). Tarkasti synkronoidun laitteiston kanssa voidaan selvittää vaurioiden, kuten säröjen, alkamisen sijain- ti ja ajankohta sekä vaurion tyyppiin liittyvä vapautu- va lämpö, kuten kuvassa 2 on esitetty. Hyvin nopeas- sa testissä lämpö ei ehdi johtua näytettä pitkin oleel- lisesti eikä varsinkaan pois siitä – tällöin tilanne tal- lennuspisteessä on oleellisesti adiabaattinen. Materi- aalien nopean termo-mekaanisen käytöksen tarkka tuntemus mahdollistaa tarkat numeeriset ennusteet mallein. Tällöin voidaan suunnitella tehokkaita suo- jaavia rakenteita esimerkiksi autoihin tai puolustus- teollisuuteen.
Lähteet: [1] O. Saarela, et al. Komposiittirakenteet. https://www.lujitemuovi.fi/
[2] N. Pournoori. Characterization of Damage and Adiabatic Heating in Advanced Fiber-Reinforced Polymers Under High Strain Rate Loading. Tampereen yliopisto. Väitöskirja. 2026. https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-4357-6 [3] N. Pournoori, G. Corrêa Soares, B. Lukić, et al. In situ damage characterization of CFRP under compression using high-speed optical, infrared and synchrotron X-ray phase-contrast imaging. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2023, 175, 107766, https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2023.107766
2/2026 MUOVIPLAST 27
Made with FlippingBook - Online magazine maker