ASTM D3039/D3039M Затегнувачки својства на композитни материјали од полимерна матрица

Стандардот „ASTM D3039/D3039M Стандарден метод за тестирање на затегнувачки својства на композитни материјали со полимерна матрица“, развиен од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM), ги опишува затегнувачките својства во рамнината на композитни материјали со полимерна матрица зајакнати со влакна со висок модул. Формите на композитните материјали се ограничени на композити зајакнати со континуирани влакна или со хекларани влакна каде што ламинатот е избалансиран и симетричен во однос на насоката на тестирање.

За целите на овој стандард, се применуваат термините и дефинициите дадени во ASTM D3878 за влакна со висок модул и нивните композити, ASTM D883 за пластики, ASTM E6 за механичко тестирање и ASTM E456 и ASTM E177 за статистика. Во случај на конфликт помеѓу термините, ASTM D3878 има предност пред другите стандарди. Дополнително, се применуваат следните дефиниции:

Номинална вредност се однесува на вредност доделена на мерливо својство кое постои само по име, со цел полесно идентификување. На номиналната вредност може да се применат толеранции за да се дефинира прифатлив опсег за својството.
Преодниот регион е регион на деформација на кривата напрегање-деформација или деформација-деформација каде што се јавува значајна промена во наклонот на кривата во мал интервал на деформација.
Преодната деформација е вредноста на деформацијата во средниот опсег на преодната област помеѓу два суштински линеарни делови од пар линеарни криви на напрегање-деформација или деформација-деформација. Многу филаментозни композитни материјали покажуваат суштински дволинеарно однесување за време на примената на сила, како што се гледа, на пример, во графиконите на надолжно напрегање наспроти надолжно напрегање или попречно напрегање наспроти надолжно напрегање. Постојат неколку физички причини за постоењето на преодна област. Вообичаени примери вклучуваат пукање на матрицата под сила на затегнување и деламинација на слој.

За време на тестовите, тенка, рамна лента од материјал со константен правоаголен пресек се става во рачките на машина за механичко испитување и монотоно се оптоварува во затегнување додека силата се евидентира. Крајната цврстина на материјалот може да се одреди од максималната сила претрпена пред дефектот. Ако напрегањето на купонот се следи со преобразувачи на затегнување или поместување, може да се одреди одговорот на напрегање-деформација на материјалот, од кој може да се изведат крајниот напрегање на затегнување, модулот на еластичност на затегнување, Пуасоновиот однос и преодниот напрегање.

Овој метод на тестирање е дизајниран да произведува податоци за затегнувачките својства за својства на материјалите, истражување и развој, обезбедување квалитет и структурен дизајн и анализа. Фактори кои влијаат на затегнувачкиот одговор и затоа мора да се пријават вклучуваат: материјал, методи за подготовка и поставување на материјалот, редослед на редење на примероците, подготовка на примероците, кондиционирање на примероците, тест средина, порамнување и зафат на примероците, тест брзина, време на температура, содржина на празнини и волуменски процент на арматура.

Тест-ориентираните карактеристики што можат да се добијат од овој метод на тестирање вклучуваат:

Максимална цврстина на истегнување
Максимален затегнувачки стрес
Модул на еластичност на затегнувачката тетива
Пуасонов однос
Транзициски стрес

Интервенциите се опишани во овој стандард на следниов начин:

Подготовка на материјал и примерок: Лошите практики за производство на материјали, недостатокот на контрола на усогласувањето на влакната и оштетувањето од неправилна обработка на купони се познати причини за големо расејување на податоците за материјалите кај композитите.
Задржување: Висок процент на неуспеси поврзани со задржувањето, особено кога се комбинираат со големо расејување на податоците за материјалот, е индикација за проблеми со задржувањето на примероците. Методите за задржување на примероците се детално разгледани во овој стандард.
Усогласување на системот: Прекумерното свиткување ќе доведе до предвремено откажување и грубо неточни одредувања на модулот. Треба да се вложи максимален напор за да се елиминира прекумерното свиткување од системот за тестирање. Свиткувањето може да биде предизвикано од погрешно порамнети рачки, примероци неправилно монтирани во рачките или надвор од толеранцијата поради лоша подготовка на примерокот. Доколку постои каква било сомнеж во врска со усогласувањето на одредена машина за тестирање, усогласувањето треба да се провери како што е опишано во овој стандард.
Ефекти на рабовите кај аголнослојните ламинати: Ламинатите што содржат слоеви надвор од оската покажуваат предвремено кршење и помала тврдост поради омекнување на рабовите. Затоа, цврстината и модулот на аголнослојните ламинати можат значително да се потценат. За квази-изотропни ламинати што содржат значителни слоеви од 0 степени, ефектот е помалку значаен.

Стандардот ASTM D3039/D3039M е од суштинско значење бидејќи обезбедува конзистентен и сигурен метод за мерење на затегнувачките својства на композитните материјали со полимерна матрица, како што се јаглеродни влакна или пластика зајакната со фиберглас. Главните причини за важноста на овој стандард се:

Обезбедува споредливи податоци: Без стандардизиран метод, различни лаборатории или производители можат да користат различни поставувања за тестирање, големини на примероци или стапки на деформација. Овој стандард гарантира дека резултатите од тестовите за истегнување се повторувачки и споредливи низ целата индустрија.
Поддржува дизајн на материјали: Инженерите користат податоци од тестовите опишани во овој стандард, како што се цврстина на истегнување, модул на еластичност и Пуасонов однос, за да:
- Предвидување како материјалите ќе се однесуваат под стрес
- Избор на соодветни материјали за апликации со носивост
- Вршење анализа на дефекти и проценки на замор
Контрола на квалитет: Производителите се потпираат на овој стандард за обезбедување на квалитет, осигурувајќи се дека секоја серија композитен материјал ги исполнува очекувањата за дизајн и перформанси.
Усогласеност и сертификација: Многу индустрии, особено воздухопловната, автомобилската и одбранбената, бараат материјалите и компонентите да ги исполнат специфичните стандарди. Овој стандард обезбедува признат репер за усогласеност со регулаторните и барањата на клиентите.
Структурна безбедност: Со прецизно мерење на затегнувачките својства, им помага на инженерите да избегнат недоволно или премногу проектирање, намалувајќи го и ризикот од дефект и непотребната употреба на материјали.

Нашата организација, која со години ги поддржува бизнисите во сите сектори преку широк спектар на активности за тестирање, мерење, анализа и евалуација, има силен тим на вработени кои внимателно ги следат глобалните случувања во науката и технологијата и постојано се подобруваат. Во овој контекст, ние исто така нудиме услуги за тестирање во согласност со стандардот „ASTM D3039/D3039M Стандарден метод за тестирање на затегнувачки својства на композитни материјали од полимерна матрица“.