ASTM D6641/D6641M Компресионни свойства на полимерно-матричните композитни материали

Стандартът „ASTM D6641/D6641M Стандартен метод за изпитване на компресионни свойства на полимерни матрични композитни материали с използване на комбинирано приспособление за изпитване с натоварване и компресия (CLC)“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва свойствата на якост на натиск и твърдост на полимерни матрични композитни материали, използващи комбинирано приспособление за изпитване с натоварване и компресия (CLC). Този метод за изпитване е приложим за общи композити, които са балансирани и симетрични.

Образецът може да бъде без езичета (Метод А) или с езичета (Метод Б), според нуждите. Изискване за успешно изпитване е краищата на образеца да не бъдат смачкани по време на изпитването. Образците без езичета обикновено са подходящи за употреба с материали с ниска ортотропия, като например тъкани, композити с нарязани влакна и ламинати с максимум 50 процента ламиниране под ъгъл от 0 градуса или еквивалент. Материалите с по-висока ортотропия, включително еднопосочните композити, обикновено изискват езичета.

Натискната сила се въвежда в образеца чрез комбинирано натоварване от край и срязване. За сравнение, методът за изпитване, описан в ASTM D3410/D3410M, е метод за изпитване на компресия с чисто срязващо натоварване, а ASTM D695 включва метод за изпитване с чисто натоварване от край. Могат да се изпитват еднопосочни (с 0-градусова ориентация на слоевете) композити и многопосочни композитни ламинати, текстилни композити, композити с нарязани влакна и подобни материали.

Този метод за изпитване е предназначен за получаване на данни за компресионни свойства за свойства на материалите, научноизследователска и развойна дейност, осигуряване на качеството и структурно проектиране и анализ. Табличните (Процедура Б) образци, обикновено използвани при изпитване на еднопосочни композити, са подобни на метода за изпитване с комбинирано натоварване при компресия (CLC) (комбинирано срязващо натоварване при край), стандарта ASTM D3410/D3410M (срязващо натоварване) и стандарта ASTM D695 (крайно натоварване).

Предимствата на комбинираното натоварване стават особено очевидни при изпитване на материали с по-ниска якост (Процедура А), където могат да се използват образци с комбинирано натоварване на компресия (CLC) без езичета. Може да не е възможно успешно да се изпитват образци без езичета от същите материали, като се използва някой от другите два метода. При изпитване на специфични ламинати, данните от комбинираното натоварване на компресия (CLC) често се използват за определяне на якостта на слоя при 0 градуса, а теорията на ламинирането се използва за изчисляване на якостта на еднопосочната якост на ламината при 0 градуса.

Факторите, влияещи върху компресионния отговор, включват: вид материал, методи за подготовка и поставяне на материала, ред на подреждане на пробите, подготовка на пробите, кондициониране на пробите, тестова среда, скорост на изпитване, време при определена температура, съдържание на кухини и обемен процент армировка. Свойствата на композита в посоката на изпитване, които могат да бъдат получени чрез този метод на изпитване, включват:

максимална якост на натиск
максимално напрежение при натиск
Компресионен (линеен или хордов) модул на еластичност
Коефициент на Поасон в налягане

В стандарта ASTM D6641, метод А и метод Б се отнасят до две различни процедури за измерване на компресионните свойства на композитните материали, в зависимост от начина на измерване на деформацията:

Метод А: Измерване на деформация (с тензодатчици или екстензометри): Деформацията се измерва с помощта на тензодатчици или екстензометър, приложен директно към изпитвания образец. Този метод позволява определянето на модула на натиск (E), коефициента на Поасон и поведението на напрежение-деформация в допълнение към якостта на натиск. При тези изпитвания се използват аксиални тензодатчици или екстензометри. По избор се извършват измервания на напречна деформация, за да се определи коефициентът на Поасон. Предимства на този метод, осигурява висока точност при определяне на модула и пълна крива на напрежение-деформация.
Метод Б: Само якост (без измерване на опън): Измерва се само якостта на натиск; не се използват тензодатчици или екстензометри. Този метод е уникален с това, че се използва само когато е необходима максимална якост на натиск. При тези изпитвания се измерва само натоварването (чрез датчик за натоварване на изпитвателната машина). Предимствата на този метод са по-простата му настройка и по-бързият и по-евтин характер, когато не се изискват данни за опън.

Коефициентът на Поасон изразява съотношението на пропорционалното намаляване на страничния размер към пропорционалното увеличение на дължината в еластично напрегнат материален образец. Коефициентът на Поасон е основна константа в анализите за определяне на свойствата на опън и деформация на материалите (пластмаси или метали).

Метод А осигурява пълна механична характеристика, докато метод Б осигурява бърза оценка на якостта.

Комбинираното натоварване с компресия (CLC) се отнася до метода за прилагане на компресивна сила върху изпитвана проба, използвайки комбинация от:

Крайно натоварване (директно аксиално натиск от краищата)
Срязващо натоварване (сила, предавана от повърхностите на образеца чрез взаимодействието срязване-захващане)

Тази техника се използва за определяне на свойствата на компресия на полимерни матрични композити, подсилени с влакна, в стандарта ASTM D6641.

Изпитването на компресия на композити може да бъде проблематично, когато:

Извиване на тънки проби
Смачкане в точките на влизане на товара (краища)
Плъзгане или неравномерно натоварване в системи, базирани на задържане

Подходът с комбинирано натоварване решава тези проблеми чрез разпределяне на товара:

Крайното натоварване осигурява аксиална компресивна сила
Срязващото натоварване спомага за плавното прехвърляне на товара през страничните дръжки

Предимствата на комбинираното компресиране на товара включват:

Минимизира Ойлеровото изкривяване (особено при тънки проби)
Намалява локализираното смачкване на дръжки или върхове
Осигурява точно измерване както на якост, така и на модул
Може да се използва за еднопосочни и многопосочни ламинати
Осигурява постоянни и повтаряеми резултати

Съчетава предимствата на рязането и челното зареждане

Нашата организация, която от години подкрепя бизнеса във всички сектори чрез широк спектър от дейности по тестване, измерване, анализ и оценка, разполага със силен екип от служители, които следят отблизо световните развития в науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенстват. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със „ASTM D6641/D6641M Стандартен метод за изпитване на компресионни свойства на полимерни матрични композитни материали с помощта на изпитвателно приспособление за комбинирано натоварване и компресия (CLC)“.