کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14125 - تعیین خواص خمشی

کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14125 - تعیین خواص خمشی

استاندارد «EN ISO 14125 کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف - تعیین خواص خمشی»، که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین و بعداً به عنوان یک استاندارد اروپایی در محدوده تلاش‌های هماهنگ‌سازی منتشر شد، روشی را برای تعیین خواص خمشی کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف تحت بارگذاری سه نقطه‌ای (روش A) و چهار نقطه‌ای (روش B) شرح می‌دهد. نمونه‌های آزمایشی استاندارد تعریف شده‌اند، اما پارامترهایی برای اندازه‌های جایگزین نمونه برای استفاده در صورت لزوم اضافه شده‌اند. این استاندارد همچنین شامل طیف وسیعی از سرعت‌های آزمایش است.

کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14125 - تعیین خواص خمشی

این روش برای تعیین پارامترهای طراحی مناسب نیست، اما می‌تواند برای غربالگری مواد یا به عنوان یک آزمایش کنترل کیفیت مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، مدول خمشی به سادگی مقدار مناسبی از مدول الاستیسیته یانگ کششی است زیرا این آزمایش برای انحراف اضافی ناشی از تنش برشی که منجر به مقدار مدول خمشی پایین‌تر می‌شود، نیست، بلکه از نسبت‌های ضخامت دهانه آزمایش/نمونه استفاده می‌کند که این اثر را به حداقل می‌رساند. تفاوت‌های بین خواص کششی و خمشی نیز از ساختار و لایه‌بندی مواد ناشی می‌شود.

این روش برای کامپوزیت‌های ترموپلاستیک و ترموست تقویت‌شده با الیاف مناسب است. پلاستیک‌های تقویت‌نشده و پرشده با ذرات، و همچنین پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف کوتاه (یعنی کمتر از ۱ میلی‌متر)، تحت پوشش استاندارد ISO 178 قرار می‌گیرند.

این روش با استفاده از نمونه‌های ماشینکاری شده از قسمت میانی یک نمونه آزمایشی چند منظوره استاندارد که می‌تواند تا ابعاد انتخاب شده قالب‌گیری شود (استاندارد ISO 3167)، یا نمونه‌های ماشینکاری شده از محصولات نیمه تمام یا تمام شده مانند قالب‌ها یا ورقه‌ها انجام می‌شود.

این روش ابعاد ترجیحی نمونه را مشخص می‌کند. آزمایش‌های انجام شده روی نمونه‌هایی با ابعاد مختلف یا نمونه‌های تهیه شده تحت شرایط مختلف ممکن است نتایج غیرقابل مقایسه‌ای به همراه داشته باشند. عوامل دیگری مانند سرعت آزمایش و شرایط نمونه نیز می‌توانند بر نتایج تأثیر بگذارند. برای موادی که در امتداد سطح مقطع یا بالاتر از ناحیه پاسخ الاستیک خطی همگن نیستند، نتیجه فقط برای ضخامت و ساختار مورد آزمایش معتبر است. بنابراین، این عوامل باید به دقت کنترل و در صورت نیاز به داده‌های مقایسه‌ای ثبت شوند.

استاندارد EN ISO 14125 بر اساس استاندارد ISO 178 تدوین شده است، اما به طور خاص به کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف می‌پردازد. بنابراین، شرایط آزمایش قابل اجرا برای سیستم‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه را حفظ می‌کند. شرایط آزمایش گسترش یافته است تا هندسه‌های بارگذاری سه نقطه‌ای (روش A) و چهار نقطه‌ای (روش B) و همچنین شرایط کامپوزیت‌های مبتنی بر الیاف جدیدتر مانند الیاف کربن و آرامید را مطابق با استاندارد ISO 178 در بر بگیرد.

در اصل، نمونه آزمایشی که به صورت یک تیر پشتیبانی می‌شود، با سرعت ثابتی منحرف می‌شود تا زمانی که نمونه بشکند یا تغییر شکل به مقدار از پیش تعیین‌شده‌ای برسد. در طول این فرآیند، نیروی اعمال شده به نمونه و انحراف اندازه‌گیری می‌شوند.

این روش برای مطالعه رفتار خمشی نمونه‌های آزمایشی و تعیین مقاومت خمشی، مدول خمشی و سایر جنبه‌های رابطه تنش/کرنش خمشی تحت شرایط تعریف‌شده استفاده می‌شود. این روش برای یک تیر با تکیه‌گاه آزاد و بارگذاری شده با خمش سه یا چهار نقطه‌ای قابل استفاده است. هندسه آزمایش به گونه‌ای انتخاب می‌شود که تغییر شکل برشی را محدود کرده و از شکستگی برشی بین لایه‌ای جلوگیری کند.

هندسه بارگذاری چهار نقطه‌ای، گشتاور خمشی ثابتی را بین المان‌های بارگذاری مرکزی ایجاد می‌کند. تنش‌های تماسی فشاری ناشی از دو المان بارگذاری مرکزی در مقایسه با تنش‌های ایجاد شده تحت یک المان بارگذاری واحد در آزمایش سه نقطه‌ای، کمتر است. هندسه چهار نقطه‌ای به گونه‌ای انتخاب شده است که دهانه مرکزی برابر با یک سوم دهانه بیرونی باشد. از آنجایی که فاصله بین نقاط تکیه‌گاه بیرونی مشابه حالت بارگذاری سه نقطه‌ای معادل است، می‌توان از همان نمونه استفاده کرد.

به طور خلاصه، استاندارد EN ISO 14125 یک استاندارد بین‌المللی است که روش‌هایی را برای تعیین خواص خمشی (استحکام و مدول خمشی) کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف تعریف می‌کند. این استاندارد برای کامپوزیت‌های ترموست و ترموپلاستیک تقویت‌شده با الیاف تک جهته و چند جهته، شامل لمینت‌ها، ورق‌های قالب‌گیری شده و پروفیل‌های پالتروژن، کاربرد دارد.

آزمایش خمش (خمش سه نقطه‌ای یا چهار نقطه‌ای) یکی از رایج‌ترین آزمایش‌های مکانیکی انجام شده روی کامپوزیت‌ها است، زیرا،

  • در مقایسه با آزمایش کشش مواد با سختی بالا، این آزمایش نسبتاً ساده و ارزان است.
  • این دستگاه نمونه را در معرض ترکیبی از نیروهای کششی، فشاری و برشی قرار می‌دهد و بارگذاری دنیای واقعی را در بسیاری از کاربردهای سازه‌ای (مانند تیرها و پانل‌ها) شبیه‌سازی می‌کند.
  • این روش تفاوت‌های رفتاری بین طرف‌های کششی و فشاری ماده را آشکار می‌کند (که برای کامپوزیت‌های نامتقارن یا ساندویچی مهم است).

استاندارد EN ISO 14125 کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه، کربن، آرامید یا سایر الیاف را به شرح زیر پوشش می‌دهد:

  • لمینت‌های یک طرفه
  • پارچه‌های دو رو
  • تشک‌های با جهت‌گیری تصادفی یا تشک‌های فیبری برش‌خورده
  • مکمل‌های ترکیبی
  • ماتریس‌های ترموست و ترموپلاستیک

این استاندارد صراحتاً سازه‌های ساندویچی با هسته ضخیم را مستثنی می‌کند (این سازه‌ها فقط برای سطوح توسط ISO 14125 یا برای کل ساندویچ توسط استانداردهای جداگانه‌ای مانند ISO 1922 یا ASTM C393 پوشش داده می‌شوند).

استاندارد EN ISO 14125 سه دسته از روش‌های آزمون را بسته به حالت شکست مورد انتظار و هندسه نمونه تعریف می‌کند:

  • خمش سه نقطه‌ای کلاس I: نسبت دهانه به ضخامت تکیه‌گاه، ۱۶ به علاوه/منهای ۱:۱. کاربرد معمول: نمونه‌های نازک، مصارف عمومی.
  • خمش سه نقطه‌ای کلاس II: نسبت دهانه به ضخامت تکیه‌گاه، ۴۰ به علاوه/منهای ۱:۱. کاربرد معمول: دقت برشی بالاتر، نمونه‌های ضخیم‌تر.
  • خمش چهار نقطه‌ای کلاس III: نسبت دهانه به ضخامت تکیه‌گاه، بارگذاری ۱/۴ نقطه، دهانه ۴۰:۱. کاربرد معمول: خمش خالص (اثرات برشی به حداقل رسیده است).
  • خمش چهار نقطه‌ای کلاس IV: نسبت دهانه به ضخامت تکیه‌گاه، بارگذاری ۱/۳ نقطه‌ای (اختیاری). کاربرد معمول: پیکربندی خمش خالص جایگزین (به ندرت استفاده می‌شود).

کلاس I رایج‌ترین کلاس مورد استفاده است. کلاس II زمانی انتخاب می‌شود که سختی برشی عرضی ماده کم باشد (مثلاً لمینت‌های ضخیم یا ماتریس‌های با مدول پایین). کلاس‌های III و IV با حذف بخش عمده‌ای از اثر برش، تقریب نزدیک‌تری از مدول کششی/فشاری واقعی در خمش ارائه می‌دهند.

هنگام انجام آزمایش‌های EN ISO 14125،

  • نمونه‌ها همیشه مطابق با استاندارد ISO 291 (معمولاً دمای ۲۳ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۵۰٪) آماده‌سازی می‌شوند.
  • مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، شعاع تکیه‌گاه ۲ میلی‌متر و شعاع انتهای بارگذاری ۵ میلی‌متر استفاده می‌شود.
  • محل و نحوه دقیق خرابی ثبت می‌شود که برای کنترل کیفیت بسیار مهم است.
  • برای کامپوزیت‌های کربنی با مدول بالا، خمش چهار نقطه‌ای (کلاس III) عموماً مقادیر مدول ثابت‌تری را به دست می‌دهد.
  • اگر نمونه‌ها خیلی ضخیم باشند (حداقل ۱۵ تا ۲۰ میلی‌متر)، فقط استاندارد EN ISO 14125 برای سطوح در نظر گرفته می‌شود، یا آزمایش فشار (استاندارد ISO 14126) انجام می‌شود.

سال‌هاست که سازمان ما با کادری متخصص و باتجربه، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات آزمایش پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی به آنها کمک می‌کند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات آزمایش را مطابق با استاندارد "EN ISO 14125 کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف - تعیین خواص خمشی" به مشاغل ارائه می‌دهیم.

واتساپ