ASTM D3039/D3039M Sifat Tegangan Bahan Komposit Matriks Polimer

Standard "Kaedah Ujian Standard ASTM D3039/D3039M untuk Sifat Tegangan Bahan Komposit Matriks Polimer," yang dibangunkan oleh Persatuan Pengujian dan Bahan Amerika (ASTM), menerangkan sifat tegangan dalam satah bahan komposit matriks polimer yang diperkukuh dengan gentian modulus tinggi. Bentuk bahan komposit dihadkan kepada komposit bertetulang gentian berterusan atau gentian stapel di mana lamina adalah seimbang dan simetri berkenaan dengan arah ujian.

Untuk tujuan standard ini, terma dan takrifan yang diberikan dalam ASTM D3878 untuk gentian modulus tinggi dan kompositnya, ASTM D883 untuk plastik, ASTM E6 untuk ujian mekanikal dan ASTM E456 dan ASTM E177 untuk statistik digunakan. Sekiranya berlaku percanggahan antara istilah, ASTM D3878 diutamakan berbanding piawaian lain. Di samping itu, definisi berikut digunakan:

• Nilai nominal ialah nilai yang diberikan kepada harta boleh diukur yang hanya wujud dalam nama, untuk tujuan pengenalan yang mudah. Toleransi boleh digunakan pada nilai nominal untuk menentukan julat yang boleh diterima untuk harta itu.
• Rantau peralihan ialah kawasan terikan bagi lengkung terikan-tekanan atau terikan-tekanan di mana perubahan ketara dalam cerun lengkung berlaku dalam selang terikan yang kecil.
• Terikan peralihan ialah nilai terikan dalam julat pertengahan kawasan peralihan antara dua bahagian pada asasnya linear sepasang lengkung tegasan-terikan atau terikan linear. Banyak bahan komposit berfilamen mempamerkan secara asasnya kelakuan dwi-linear semasa penggunaan daya, seperti yang dilihat, sebagai contoh, dalam graf tegasan membujur berbanding terikan membujur atau terikan melintang berbanding terikan membujur. Terdapat beberapa sebab fizikal untuk kewujudan kawasan peralihan. Contoh biasa termasuk keretakan matriks di bawah daya tegangan dan delaminasi lapisan.

Semasa ujian, jalur bahan nipis dan rata dengan keratan rentas segi empat tepat tetap diletakkan di dalam genggaman mesin ujian mekanikal dan dimuatkan secara monoton dalam ketegangan semasa daya direkodkan. Kekuatan muktamad bahan boleh ditentukan daripada daya maksimum yang dikekalkan sebelum kegagalan. Jika tegasan kupon dipantau dengan tegangan atau transduser anjakan, tindak balas tegasan-terikan bahan boleh ditentukan, daripada mana tegasan tegangan muktamad, modulus tegangan keanjalan, nisbah Poisson dan tegasan peralihan boleh diperolehi.

Kaedah ujian ini direka bentuk untuk menghasilkan data sifat tegangan untuk sifat bahan, penyelidikan dan pembangunan, jaminan kualiti, dan reka bentuk dan analisis struktur. Faktor-faktor yang mempengaruhi tindak balas tegangan dan oleh itu mesti dilaporkan termasuk: bahan, kaedah penyediaan dan penempatan bahan, susunan susunan spesimen, penyediaan spesimen, penyaman spesimen, persekitaran ujian, penjajaran dan cengkaman spesimen, kelajuan ujian, masa pada suhu, kandungan lompang dan tetulang peratus isipadu.

Ciri berorientasikan ujian yang boleh diperolehi daripada kaedah ujian ini termasuk:

• Kekuatan tegangan muktamad
• Tegasan tegangan muktamad
• Modulus anjal kord tegangan
• Nisbah Poisson
• Tekanan peralihan

Intervensi diterangkan dalam piawaian ini seperti berikut:

• Penyediaan bahan dan sampel: Amalan pengilangan bahan yang lemah, kekurangan kawalan penjajaran gentian, dan kerosakan daripada pemprosesan kupon yang tidak betul diketahui menjadi punca penyebaran data bahan yang tinggi dalam komposit.
• Pengekalan: Peratusan tinggi kegagalan berkaitan pengekalan, terutamanya apabila digabungkan dengan serakan data bahan yang tinggi, merupakan petunjuk masalah pengekalan sampel. Kaedah pengekalan sampel dibincangkan secara terperinci dalam piawaian ini.
• Penjajaran sistem: Lenturan yang berlebihan akan menyebabkan kegagalan pramatang dan penentuan modulus yang sangat tidak tepat. Segala usaha harus dilakukan untuk menghapuskan lenturan yang berlebihan daripada sistem ujian. Lenturan boleh disebabkan oleh cengkaman yang tidak sejajar, spesimen yang tidak dipasang dengan betul dalam genggaman, atau di luar toleransi kerana penyediaan spesimen yang lemah. Jika terdapat sebarang keraguan tentang penjajaran pada mesin ujian tertentu, penjajaran hendaklah diperiksa seperti yang dibincangkan dalam piawaian ini.
• Kesan tepi dalam lamina lapisan sudut: Laminat yang mengandungi lapisan luar paksi mempamerkan kegagalan pramatang dan kekerasan yang lebih rendah disebabkan oleh pelunakan tepi. Oleh itu, kekuatan dan modulus lamina lapisan sudut boleh dipandang remeh dengan ketara. Untuk lamina kuasi-isotropik yang mengandungi lapisan 0 darjah yang ketara, kesannya adalah kurang ketara.

Piawaian ASTM D3039/D3039M adalah penting kerana ia menyediakan kaedah yang konsisten dan boleh dipercayai untuk mengukur sifat tegangan bahan komposit matriks polimer, seperti gentian karbon atau plastik bertetulang gentian kaca. Sebab utama kepentingan piawaian ini ialah:

• Menyediakan data yang setanding: Tanpa kaedah piawai, makmal atau pengilang yang berbeza mungkin menggunakan persediaan ujian, saiz spesimen atau kadar terikan yang berbeza. Piawaian ini memastikan keputusan ujian tegangan boleh diulang dan setanding di seluruh industri.
• Menyokong reka bentuk bahan: Jurutera menggunakan data daripada ujian yang diterangkan dalam piawaian ini, seperti kekuatan tegangan, modulus keanjalan dan nisbah Poisson, untuk:
  • Meramalkan bagaimana bahan akan bertindak di bawah tekanan
  • Memilih bahan yang sesuai untuk aplikasi galas beban
  • Melakukan analisis kegagalan dan penilaian keletihan
• Kawalan kualiti: Pengilang bergantung pada piawaian ini untuk jaminan kualiti, memastikan setiap kelompok bahan komposit memenuhi jangkaan reka bentuk dan prestasi.
• Pematuhan dan pensijilan: Banyak industri, terutamanya aeroangkasa, automotif dan pertahanan, memerlukan bahan dan komponen untuk memenuhi piawaian tertentu. Piawaian ini menyediakan penanda aras yang diiktiraf untuk pematuhan terhadap keperluan kawal selia dan pelanggan.
• Keselamatan struktur: Dengan mengukur sifat tegangan dengan tepat, ia membantu jurutera mengelakkan reka bentuk yang kurang atau berlebihan, mengurangkan kedua-dua risiko kegagalan dan penggunaan bahan yang tidak perlu.

Organisasi kami, yang telah menyokong perniagaan merentas semua sektor selama bertahun-tahun melalui pelbagai aktiviti ujian, pengukuran, analisis dan penilaian, mempunyai pasukan pekerja yang kukuh yang mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta sentiasa meningkatkan diri mereka. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan perkhidmatan ujian mengikut piawaian "Kaedah Ujian Standard ASTM D3039/D3039M untuk Sifat Tegangan Bahan Komposit Matriks Polimer".