Стандартен метод за изпитване ASTM D7136/D7136M-12 за измерване на устойчивостта на повреди на полимерен матричен композит, подсилен с влакна, при удар от падащо тегло

Стандартът „ASTM D7136/D7136M-12 Стандартен метод за изпитване за измерване на устойчивостта на повреди на полимерно-матричен композит, подсилен с влакна, при удар от падащо тегло“, публикуван от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва метод за изпитване за определяне на устойчивостта на повреди на многопосочни полимерно-матрични композитни ламинати, подложени на удар от падащо тегло. Формите на композитни материали са ограничени до композити от полимерна матрица с непрекъснато влакнесто компресиране с диапазон от приемливи тестови ламинати и дебелини, определени в този стандарт. Инструкции за модифициране на тези процедури за определяне на свойствата за устойчивост на повреди на сандвич конструкции са включени в ASTM D7766/D7766M.

Плоска, правоъгълна композитна плоча е подложена на интензивен удар извън равнината, използвайки устройство с падаща тежест и полусферичен ударник. Потенциалната енергия на ударната тежест, определена от масата на ударника и височината на падане, се определя преди изпитването. Осигурени са оборудване и процедури за незадължително измерване на контактната сила и скоростта по време на удара. Устойчивостта на повреди се определя количествено по отношение на степента и вида на повредата, която се появява в образеца.

Този метод на изпитване може да се използва за проверка на материалите за устойчивост на повреди или за повреждане на проба за последващо изпитване за устойчивост на повреди. Когато ударната плоча се изпитва съгласно стандартния метод за изпитване ASTM D7137/D7137M, общата последователност от изпитвания обикновено се нарича метод на пост-ударно натиск. Квазистатичното вдлъбване съгласно стандартния метод за изпитване ASTM D6264/D6264M може да се използва като алтернативен метод за предизвикване на повреди от сила извън равнината и за измерване на свойствата на устойчивост на повреди.

Свойствата на устойчивост на повреди, установени чрез този метод на изпитване, са силно зависими от различни фактори, като геометрия на образеца, наслояване, геометрия на удара, маса на удара, сила на удара, енергия на удара и гранични условия. Следователно, резултатите обикновено не са мащабируеми към други конфигурации и са специфични за комбинацията от тестваните геометрични и физически условия.

За целите на този стандарт се прилагат следните термини и определения:

Дълбочината на прореза се отнася до оставащата дълбочина на вдлъбнатината, създадена от ударния елемент след събитието на удара. Дълбочината на прореза се определя като максималното разстояние в посока, перпендикулярна на повърхността на образеца, от най-ниската точка на прореза до равнината на ударената повърхност, която не е нарушена от прореза.
Номиналната стойност е стойност, присвоена на измеримо свойство с цел удобна идентификация, съществуваща само по име. Допустимите отклонения могат да се приложат към номинална стойност, за да се определи приемлив диапазон за характеристиката.
Координатната система на основния материал е координатна система, чиито оси са перпендикулярни на равнините на симетрия, специфични за даден материал.
Регистрираната контактна сила е силата, приложена върху образеца от удрящото устройство по време на удара, както е регистрирана от силомер.
Референтната координатна система е координатна система за ламинирани композити, използвана за определяне на ориентациите на слоевете.
Ударният връх е частта или компонентът на ударния инструмент, който първо контактува с изпитвания образец по време на удара.

Изпитване на удар с падаща тежест се извършва с помощта на балансирана, симетрична ламинирана плоча. Повредата се нанася чрез концентриран удар извън равнината (перпендикулярен на равнината на ламината), използвайки падаща тежест с полусферичен връх. Устойчивостта на повреди се определя количествено по отношение на степента и вида на повредата, настъпила в образеца. Реакцията на повреда е функция на конфигурацията на теста, сравнения между материали не могат да се правят, освен ако не се използват едни и същи конфигурации на теста, условия на теста и подобни условия.

Предвидени са допълнителни процедури за записване на скоростта на удара и приложената контактна сила спрямо данни от времевата история. Предпочитаните състояния на повреди, произтичащи от удара, са разположени в центъра на плочата, достатъчно далеч от краищата на плочата, така че локалните състояния на напрежение по краищата и на мястото на удара да не взаимодействат по време на събитието за генериране на повреди.

Податливостта на повреди от концентрирани сили на удар извън равнината е една от основните проблеми при проектирането на много конструкции, изградени от усъвършенствани композитни ламинати. Познаването на свойствата на устойчивост на повреди на ламинирана композитна плоча е полезно за разработването на продукти и избора на материали.

Изпитването на удар с падащо тегло може да служи за следните цели:

Да се определи количествено влиянието на последователността на подреждане, обработката на повърхността на влакната, промените в обемната фракция на влакната и променливите на обработката и околната среда върху устойчивостта на даден композитен ламинат на концентрирана ударна сила или енергия от падащо тегло.
Да се сравнят количествено относителните стойности на параметрите на устойчивост на повреди за композитни материали с различни компоненти. Параметрите за реакция при повреда могат да включват дълбочина на смачкване, размери на повредата и местоположения по цялата дебелина, крива сила-време.
За да се повреди образец за последващи тестове за толерантност към повреди (напр. стандартен метод за изпитване ASTM D7137/D7137M).

Свойствата, получени с помощта на този метод на изпитване, могат да дадат насоки за очакваната устойчивост на повреди.

Нашата организация, която от години се стреми да подкрепя бизнеса от всеки сектор с широк спектър от тестове, измервания, анализи и оценки, разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в света в областта на науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенства. В този контекст, на предприятията се предоставят и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM D7136/D7136M-12 Стандартен метод за изпитване за измерване на устойчивостта на повреди на полимерен матричен композит, подсилен с влакна, при удар от падащо тегло“.