為什麼我們開發冰雹衝擊測試夾具
你有沒有想過現代技術和材料是如何開發的，以保護你和飛機免受含有冰雹的雷暴等因素的侵害？由於其複雜的失效機制，纖維增強複合材料部件需要針對此類載荷工況進行實驗測試，有時會產生不可預測的結果。
例如，考慮Xycomp® DLF™（不連續長纖維）。多年來，這種材料在取代航空航太應用中複雜形狀的金屬部件方面顯示出巨大的前景。不幸的是，儘管具有非常好的低速（落錘）衝擊行為和衝擊強度后的低壓縮擊倒，但這種材料的高速冰雹撞擊行為在早期就提出了不確定性，這阻止了在可能發生這種情況的地方採用。作為一個應用示例，這種載荷工況在渦扇發動機的前部尤其重要，因為在撞擊過程中釋放的任何材料都可能被發動機攝入，並可能造成災難性後果。因此，在承諾使用DLF開發此類關鍵部件之前，有必要驗證DLF的冰雹衝擊能力。
由於測試的費用和後勤工作，冰雹衝擊數據非常有限，在一次客戶對層壓板樣品進行探索性測試的情況下，結果很差。
為了全面調查這一點，Greene Tweed的先進技術小組啟動了一個TD（技術開發）專案，旨在更好地瞭解DLF在高速衝擊下的行為並加以改進。在測試驗證了低速和高速撞擊行為完全不同並且落錘測試不能用於預測冰雹撞擊性能之後，很明顯測試能力將是一個關鍵組成部分。測試的靈活性以允許快速的研究反覆運算循環被認為是專案成功的主要因素，但提供此類服務的公認測試設施數量有限、測試成本以及當時大流行造成的不斷擴大的限制使得實現這一願景變得非常困難。因此，決定在2020年初開發內部冰雹衝擊測試能力。
必須克服許多障礙，從確定如何在有限的可用空間內達到超過 200 m/s 的所需速度，到找到一種在有限佔地面積內準確測量衝擊速度的方法。冰雹製造過程本身需要仔細考慮，因為在冰箱中發現的普通“冰塊”從外向內凝固，產生嚴重的內應力（正如我們發現的那樣）導致冰雹在加速階段破裂，將設備變成一個不太有用的雪炮。經過一些規劃、更多的測試和幾次反覆運算循環，測試能力最終確定，實際的材料調查可以開始了。
在目前的配置中，衝擊測試夾具有一個腔室，允許以高達300 m / s的速度測試尺寸為600 x 500 x 300 mm的元件。已經用直徑為2英寸和1.5英寸的冰雹進行了測試。使用高速相機進行測試觀察，每秒可以記錄超過10，000幀。
在過去的一年中，Greene Tweed獲得的知識使Greene Tweed能夠開發和展示新型DLF材料和應用設計概念，這些材料和應用設計概念達到或超過傳統連續纖維複合材料的高速抗衝擊性，此外還更好地瞭解了不連續複合材料的損傷行為。目前，幾個具有冰雹衝擊要求的航空航太應用正在開發中，充分利用了內部測試能力和“經驗教訓”。
