ASTM D3410 Pengukuran Sifat Mampatan Bahan Komposit Matriks Polimer melalui Pemuatan Ricih

ASTM D3410 Pengukuran Sifat Mampatan Bahan Komposit Matriks Polimer melalui Pemuatan Ricih

Kaedah Ujian Piawai ASTM D3410 untuk Beban Ricih Sifat Mampatan Bahan Komposit Matriks Polimer Keratan Rentas Pengukur Tidak Disokong, yang dibangunkan oleh Persatuan Pengujian dan Bahan Amerika (ASTM), menerangkan kaedah ujian untuk menentukan sifat mampatan dalam satah bahan komposit matriks polimer yang diperkukuh dengan gentian modulus tinggi.

ASTM D3410 Pengukuran Sifat Mampatan Bahan Komposit Matriks Polimer melalui Pemuatan Ricih

Bentuk bahan komposit adalah terhad kepada komposit bertetulang gentian berterusan atau tidak berterusan yang sifat elastiknya secara khusus ortotropik berkenaan dengan arah ujian. Prosedur ujian ini menggunakan daya mampatan pada sampel melalui ricih pada antara muka pegangan baji. Pemindahan daya jenis ini berbeza daripada prosedur berikut:

  • Kaedah ujian piawai ASTM D695 di mana daya mampatan dihantar ke sampel melalui pembebanan hujung.
  • Kaedah ujian piawai ASTM D6641 di mana daya mampatan dihantar melalui gabungan beban ricih dan hujung.
  • Kaedah ujian piawai ASTM D5467 yang mana daya mampatan dipancarkan dengan mengenakan lenturan empat titik pada rasuk sandwic teras sarang lebah bersalut nipis.

Kaedah ujian ini boleh digunakan untuk komposit yang diperbuat daripada pita searah, sisipan gentian basah, tekstil (cth., fabrik), gentian pendek atau bentuk produk yang serupa. Sesetengah bentuk produk mungkin memerlukan penyimpangan daripada kaedah ujian.

Kaedah ujian ini direka bentuk untuk menjana data kekuatan mampatan untuk sifat bahan, penyelidikan dan pembangunan, jaminan kualiti, serta reka bentuk dan analisis struktur. Faktor-faktor yang mempengaruhi tindak balas mampatan, dan oleh itu memerlukan pelaporan, termasuk: bahan, kaedah penyediaan dan pelapisan bahan, urutan penyusunan sampel, penyediaan sampel, pengkondisian sampel, persekitaran ujian, penjajaran dan cengkaman sampel, kelajuan ujian, masa pengekalan suhu, kandungan lompang, dan peratusan tetulang volumetrik. Ciri-ciri arah ujian yang boleh diperolehi daripada kaedah ujian ini termasuk:

  • kekuatan mampatan utama
  • Regangan mampatan muktamad
  • Modulus keanjalan mampatan (linear atau rasuk)
  • Nisbah Poisson pada tekanan
  • Ketegangan peralihan

ASTM D3410 ialah kaedah ujian standard yang digunakan untuk menentukan sifat mampatan bahan komposit matriks polimer. Ia amat penting untuk gentian karbon, gentian kaca, gentian aramid dan komposit polimer bertetulang lain, kerana kekuatan mampatan dan modulus mampatan adalah sifat reka bentuk yang kritikal. Piawaian ini menyediakan prosedur makmal terkawal untuk mengenakan beban mampatan kepada sampel komposit dan mengukur tindak balasnya sehingga patah.

Kaedah ujian yang diterangkan direka terutamanya untuk komposit matriks polimer dengan gentian berterusan atau tidak berterusan. Tidak seperti ujian mampatan konvensional di mana hujung sampel dimampatkan secara langsung, piawaian ASTM D3410 menggunakan lekapan yang mengenakan beban mampatan melalui beban ricih pada hujung sampel. Pendekatan ini membantu mengurangkan beberapa masalah yang berkaitan dengan ujian mampatan konvensional, terutamanya penghancuran dan ketidakstabilan hujung sampel.

Tujuan utama piawaian ASTM D3410 adalah untuk menentukan sifat mampatan penting bahan komposit. Ini termasuk:

  • Kekuatan mampatan
  • Regangan mampatan pada patah tulang
  • Modul tekanan
  • Tingkah laku tekanan-terikan
  • Sifat patah tulang

Sifat-sifat ini penting kerana bahan komposit boleh bertindak dengan sangat berbeza di bawah tegangan dan mampatan. Contohnya, komposit gentian karbon mungkin mempunyai kekuatan tegangan yang sangat tinggi tetapi kekuatan mampatan yang jauh lebih rendah disebabkan oleh mekanisme berikut:

  • Lenturan mikro gentian
  • Penggelung gentian
  • Keretakan matriks
  • Pemisahan gentian/matriks
  • Pemisahan lapisan

Piawaian ASTM D3410 menyediakan kaedah piawai untuk mengukur kelakuan ini.

Dalam struktur di mana komponen komposit tertakluk kepada beban mampatan, prestasi mampatan adalah sangat penting. Contohnya termasuk:

  • Komponen struktur automotif
  • Struktur pesawat
  • Komponen aeroangkasa
  • Struktur turbin angin
  • Kapal Tekanan
  • Peralatan sukan
  • Struktur komposit perindustrian
  • Panel komposit dan laminasi

Tanpa ujian mampatan piawai, keputusan daripada makmal yang berbeza boleh berbeza-beza dengan ketara disebabkan oleh perbezaan dalam geometri sampel, kaedah pemuatan, penjajaran dan peralatan ujian. Oleh itu, piawaian ASTM D3410 membantu memberikan keputusan ujian yang boleh diulang dan setanding.

Prinsip asasnya agak mudah. ​​Spesimen komposit diletakkan dalam lekapan mampatan khas. Lekapan tersebut mengenakan daya mampatan paksi pada spesimen melalui beban ricih di hujung spesimen. Apabila beban meningkat, mesin ujian merekodkan daya yang dikenakan dan ubah bentuk/terikan yang sepadan. Data beban dan terikan yang terhasil boleh digunakan untuk membina lengkung tegasan-terikan.

Spesimen tersebut biasanya merupakan sampel komposit yang agak sempit dan rata yang direka bentuk untuk dimuatkan ke dalam lekapan mampatan. Ciri-ciri spesimen utama termasuk:

  • Jenis bahan
  • Seni bina gentian
  • Orientasi gentian
  • Urutan lapisan lamina
  • tebal
  • lebar
  • panjang
  • Keadaan permukaan

Dimensi dan penyediaan sampel adalah penting kerana dimensi atau kerosakan yang salah boleh menyebabkan kegagalan pramatang dan keputusan yang mengelirukan. Sampel mesti bebas daripada kecacatan berikut:

  • Keretakan
  • Pemisahan lapisan
  • Kerosakan tepi
  • jurang
  • Kerosakan pemprosesan

Persediaan ujian biasa merangkumi yang berikut:

  • Mesin ujian universal: Mesin ini mengenakan daya pengapit terkawal pada sampel.
  • Lekapan mampatan: Lekapan khas diperlukan untuk memindahkan beban mampatan kepada sampel melalui mekanisme pemuatan ricih yang sesuai.
  • Sel beban: Sel beban mengukur daya yang dikenakan pada sampel.
  • Sistem pengukuran terikan: Bergantung pada konfigurasi ujian, terikan boleh diukur menggunakan peranti berikut:
    • meter voltan
    • Ekstensometer
    • Sistem pengukuran ubah bentuk lain yang sesuai
  • Sistem pengumpulan data: Sistem ini merekodkan perkara berikut:
    • Beban yang dikenakan
    • Sesaran atau regangan
    • Zaman
    • Parameter ujian lain yang berkaitan

Secara amnya, proses pengujian mengikuti langkah-langkah berikut:

  • Langkah 1 Penyediaan sampel: Sampel komposit dihasilkan dan diproses mengikut dimensi yang diperlukan. Sampel diperiksa untuk kecacatan yang boleh dilihat.
  • Langkah 2 Pengkondisian: Sampel boleh dikondisikan di bawah keadaan persekitaran tertentu sebelum ujian. Ini amat penting untuk komposit polimer kerana sifatnya boleh dipengaruhi oleh:
    • suhu
    • Nor
    • Penyerapan kelembapan
  • Langkah 3 Persediaan lekapan: Sampel diletakkan di dalam lekapan mampatan. Penjajaran yang betul adalah sangat penting.
  • Langkah 4 Menggunakan Beban Mampatan: Mesin pengujian menggunakan beban mampatan pada kelajuan yang ditentukan. Sampel dipantau secara berterusan semasa pemuatan.
  • Langkah 5 Retakan: Beban berterusan sehingga sampel mencapai keadaan retakan mampatan. Mekanisme kegagalan biasa mungkin termasuk:
    • Memusing gentian
    • Keriting gentian
    • Keretakan matriks
    • Pemisahan lapisan
    • Kegagalan pemotongan
    • Penghancuran tempatan
  • Langkah 6 Merekod keputusan: Data beban dan terikan dianalisis untuk menentukan ciri-ciri tekanan yang diperlukan.

Memahami bagaimana sampel dipatahkan adalah sama pentingnya dengan mendapatkan nilai kekuatan berangka. Mod patahan biasa termasuk:

  • Pemutaran gentian: Putaran atau lenturan setempat gentian di bawah mampatan.
  • Mikro-lenturan gentian: Ketidakstabilan gentian berskala kecil.
  • Keretakan matriks: Keretakan matriks polimer.
  • Pemisahan lapisan: Pemisahan antara lapisan lamina.
  • Patah ricih: Patah yang disebabkan oleh tegasan ricih yang berlebihan.
  • Penghancuran hujung: Kerosakan setempat berhampiran hujung sampel.
  • Lenturan global: Ketidakstabilan sampel secara keseluruhan.

Oleh itu, keputusan ujian harus dinilai bersama-sama dengan mod biasan yang biasanya diperhatikan.

Selama bertahun-tahun, organisasi kami, dengan pasukannya yang cekap dan berpengalaman, telah memahami keperluan pelanggannya, menyediakan perkhidmatan ujian lanjutan yang mereka perlukan, dan membantu mereka dalam penubuhan, pelaksanaan dan penambahbaikan sistem pengurusan. Dalam rangka kerja ini, kami juga menyediakan perkhidmatan ujian mengikut piawaian ASTM D3410.

WhatsApp