کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14130 - تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای با روش پرتو کوتاه

کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14130 - تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای با روش پرتو کوتاه

استاندارد «EN ISO 14130 کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف - تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای با روش پرتو کوتاه»، که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین و بعداً به عنوان یک استاندارد اروپایی در محدوده تلاش‌های هماهنگ‌سازی منتشر شد، روشی را برای تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف با روش پرتو کوتاه شرح می‌دهد. این روش برای استفاده در کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف با ماتریس‌های ترموست یا ترموپلاستیک، تا زمانی که شکست برشی بین لایه‌ای حاصل شود، مناسب است.

کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف EN ISO 14130 - تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای با روش پرتو کوتاه

هنگام استفاده از موادی غیر از مواد چندلایه نامتقارن و نامتعادل، نتایج می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند کشیدگی/خمش و پیچش قرار گیرد. این روش برای تعیین پارامترهای طراحی مناسب نیست، اما می‌تواند برای غربالگری مواد یا به عنوان یک آزمایش کنترل کیفیت مورد استفاده قرار گیرد.

در اصل، یک میلگرد با مقطع مستطیلی مانند یک تیر ساده در معرض خمش قرار می‌گیرد که منجر به شکست برشی بین لایه‌ای می‌شود. میلگرد روی دو تکیه‌گاه قرار دارد و بار از طریق یک المان بارگذاری که در وسط بین تکیه‌گاه‌ها قرار دارد، اعمال می‌شود.

این آزمایش از نظر ماهیت مشابه روش بارگذاری سه نقطه‌ای (استاندارد ISO 14125) است که برای تعیین خواص خمشی پلاستیک‌ها استفاده می‌شود. با این حال، نسبت دهانه آزمایش/ضخامت نمونه کوچکتری برای افزایش سطح تنش برشی نسبت به تنش خمشی در نمونه آزمایشی به منظور افزایش شکست برشی بین لایه‌ای اتخاذ می‌شود.

تأکید می‌شود که نتیجه به‌دست‌آمده یک مقدار مطلق نیست. بنابراین، از اصطلاح «مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای» برای توصیف کمیت اندازه‌گیری‌شده استفاده می‌شود. نتایج آزمایش به‌دست‌آمده از نمونه‌هایی با اندازه‌های مختلف یا نمونه‌های آزمایش‌شده تحت شرایط مختلف، به‌طور مستقیم قابل مقایسه نیستند.

استاندارد EN ISO 14130 متعلق به مجموعه‌ای از روش‌های آزمون برای کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف است که به‌طور گسترده در صنایعی مانند هوافضا، خودرو، دریایی، انرژی باد و تجهیزات ورزشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این استاندارد یک روش استاندارد برای تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای (مقاومت برشی بین لایه‌ای) کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف با استفاده از آزمایش برش پرتو کوتاه (همچنین به عنوان روش پرتو کوتاه یا آزمایش خمش سه نقطه‌ای دهانه کوتاه شناخته می‌شود) تعریف می‌کند.

این آزمایش با اعمال بار در پیکربندی خمش سه نقطه‌ای با یک فاصله تکیه‌گاهی عمداً کوتاه بین لایه‌ها (لمینیت‌ها) ماده کامپوزیت، تنش‌های برشی ایجاد می‌کند. این پیکربندی، شکست را از طریق برش بین لایه‌ای به جای خمش (پیچش) یا فشرده‌سازی الیاف بیرونی، افزایش می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی این روش به شرح زیر است:

  • اصول: یک نمونه تیر مستطیلی کوچک (برش داده شده از صفحه چند لایه) روی دو تکیه‌گاه قرار داده شده و با یک انتهای بارگذاری مرکزی تا زمان وقوع شکست بارگذاری می‌شود.
  • هندسه نمونه: نسبت دهانه به ضخامت معمول پایین است (تقریباً ۴:۱ تا ۵:۱)، که تنش برشی را نسبت به تنش خمشی به حداکثر می‌رساند.
  • مواد قابل استفاده: پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف با ماتریس‌های ترموست یا ترموپلاستیک (به عنوان مثال، الیاف شیشه/اپوکسی، الیاف کربن/اپوکسی، کامپوزیت‌های آرامید).
  • مقدار محاسبه‌شده: مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای با استفاده از فرمول ارائه شده در استاندارد محاسبه می‌شود (این رویکرد تئوری کلاسیک تیر برای حداکثر تنش برشی در یک تیر کوتاه است).
  • نکته مهم: مقدار به‌دست‌آمده، مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای نامیده می‌شود، زیرا توزیع تنش کاملاً برشی خالص نیست (همچنین مقداری تنش خمشی وجود دارد). بنابراین، نتایج برای مجوزهای طراحی نهایی یا محاسبات سازه‌ای در نظر گرفته نشده‌اند. در عوض، برای موارد زیر بسیار مفید هستند:
  • غربالگری و مقایسه مواد
  • کنترل کیفیت در حین تولید.
  • نظارت بر انسجام از حزبی به حزب دیگر
  • ارزیابی اثرات فرآوری، شرایط محیطی یا آسیب.

تنظیمات تست به شرح زیر است:

  • دستگاه تست یونیورسال با فیکسچر خمش سه نقطه‌ای (قطر استوانه‌های خاص برای تکیه‌گاه‌ها و انتهای بارگذاری تعریف شده است).
  • اندازه‌گیری دقیق ابعاد نمونه، سرعت بارگذاری و شرایط محیطی.
  • حالت شکست باید بررسی شود: نتایج معتبر باید نشان دهنده شکست برشی بین لایه‌ای (لایه لایه شدن) باشد، نه لهیدگی، شکست کششی زیر لایه یا کمانش.

استانداردهای مرتبط با این استاندارد عبارتند از:

  • ASTM D2344/D2344M روش آزمایش استاندارد برای مقاومت پرتو کوتاه مواد کامپوزیتی زمینه پلیمری و لایه‌ها.
  • ISO 14125 کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف - تعیین خواص خمشی.
  • سری EN 2562 هوانوردی - پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف کربن - لمینت‌های یک‌جهته - آزمایش خمش موازی با جهت الیاف.
  • استاندارد EN 2563 سری هوافضا - پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف کربن - لمینت‌های یک‌جهته - تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای.

این آزمایش همچنان یکی از رایج‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش‌های ارزیابی عملکرد لایه بین‌لایه‌ای (در سراسر ضخامت) کامپوزیت‌های چندلایه، به‌ویژه برای اهداف تضمین کیفیت، است.

به طور خلاصه، استاندارد EN ISO 14130 یک استاندارد بین‌المللی است که روشی را برای تعیین مقاومت برشی ظاهری بین لایه‌ای کامپوزیت‌های پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف با استفاده از آزمایش برش پرتو کوتاه مشخص می‌کند. این استاندارد به طور گسترده در صنایع هوافضا، خودرو، دریایی و کامپوزیت‌های سازه‌ای برای ارزیابی کیفیت پیوند بین لایه‌های لمینت استفاده می‌شود.

هدف اصلی استاندارد EN ISO 14130 اندازه‌گیری مقاومت مواد کامپوزیتی چندلایه در برابر شکست برشی بین لایه‌ای است. در کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف، شکست معمولاً بین لایه‌ها (لایه لایه شدن) رخ می‌دهد، نه در خود الیاف. این آزمایش روشی سریع برای ارزیابی موارد زیر ارائه می‌دهد:

  • استحکام پیوند بین لایه‌ای
  • کیفیت ساخت لمینت
  • اثرات سیستم‌های رزینی
  • تأثیر نقص‌های تولیدی

از آنجا که نمونه آزمایشی نسبتاً کوچک است، این روش برای کنترل کیفیت و مقایسه مواد مفید است.

این استاندارد از پیکربندی خمش سه نقطه‌ای با طول دهانه بسیار کوتاه استفاده می‌کند. هنگامی که تیر تحت بارگذاری قرار می‌گیرد، توزیع تنش باعث ایجاد تنش برشی بالا بین لایه‌های لمینت می‌شود که منجر به شکست برشی بین لایه‌ای قبل از شکست خمشی طبیعی می‌شود.

استاندارد EN ISO 14130 به طور گسترده در ارزیابی موارد زیر استفاده می‌شود:

  • کامپوزیت‌های الیاف کربن
  • پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه
  • کامپوزیت‌های الیاف آرامید
  • لمینت‌های کامپوزیتی ترموست و ترموپلاستیک

بخش‌های کاربردی رایج:

  • سازه‌های هوانوردی
  • قطعات کامپوزیتی خودرو
  • پره‌های توربین بادی
  • سازه‌های کامپوزیتی دریایی
  • تجهیزات ورزشی

سال‌هاست که سازمان ما با کادری مجرب و متخصص، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات تست 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 تست را مطابق با استاندارد EN ISO 14130 ارائه می‌دهیم.

واتساپ