EN 6031 Oznaczanie właściwości ścinania w płaszczyźnie tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami (próba rozciągania pod kątem plus/minus 45 stopni)

Norma europejska EN 6031 Seria Lotnictwo i Kosmonautyka – Tworzywa sztuczne wzmacniane włóknami – Metoda badania – Oznaczanie właściwości ścinania w płaszczyźnie (próba rozciągania pod kątem 45 stopni plus/minus) opisuje procedurę określania wytrzymałości na ścinanie i modułu sprężystości w płaszczyźnie kompozytów włóknistych. Procedura ta opiera się na jednoosiowej reakcji rozciągania naprężenie-odkształcenie laminatu o kącie 45 stopni, laminowanego symetrycznie względem jego płaszczyzny środkowej. Norma ta ma zastosowanie do laminatów kompozytowych wytwarzanych ze wzmocnieniem w postaci jednokierunkowej taśmy lub tkaniny.

Niniejsza norma nie zawiera żadnych instrukcji dotyczących spełniania wymagań w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa. Użytkownik niniejszej normy jest odpowiedzialny za konsultację i ustalenie odpowiednich środków bezpieczeństwa i higieny pracy.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

Naprężenie rozciągające w określonym momencie badania odnosi się do wzdłużnego obciążenia rozciągającego, któremu poddawana jest próbka badana w określonym momencie badania, podzielonego przez początkową jednostkową powierzchnię przekroju poprzecznego w obrębie długości pomiarowej.
Naprężenie ścinające występujące w danym momencie podczas testu definiuje się jako naprężenie ścinające w płaszczyźnie, którego główny kierunek znajduje się pod kątem plus/minus 45 stopni poniżej kierunku, w którym przyłożone jest obciążenie rozciągające, a jego wartość stanowi połowę naprężenia rozciągającego.
Wytrzymałość na ścinanie to maksymalne naprężenie ścinające występujące podczas badania.
Naprężenie rozciągające odnosi się do zmiany odległości wzdłużnej lub poprzecznej między punktami na odcinku pomiarowym próbki badanej. Jest ono generowane przez obciążenie rozciągające i wyrażane względem początkowej odległości między punktami (wartość naprężenia wzdłużnego jest dodatnia, a wartość naprężenia poprzecznego próbki rozciąganej jest ujemna).
Moduł ścinania odnosi się do nachylenia linii na wykresie naprężenia/odkształcenia ścinającego przechodzącej przez punkty odpowiadające dwóm podłużnym granicom naprężenia.

Wykorzystując zależności wyprowadzone z teorii płyt laminowanych, przedstawiono wyrażenia pozwalające na skonstruowanie krzywej naprężenia i odkształcenia ścinającego w płaszczyźnie przy 0 stopniach z jednoosiowego badania rozciągania laminatu o kącie +/- 45 stopni. Dane eksperymentalne z badania rozciągania wykorzystano do określenia wytrzymałości na ścinanie i modułu sprężystości.

Do głównego sprzętu wykorzystywanego w testach zalicza się:

Maszyna do wytrzymałości na rozciąganie o dokładności do 1 procent w stosowanym zakresie obciążeń.
Mikrometr płaski o dokładności do 0,01 mm.
Suwmiarka o dokładności do 0,1 mm.
Procedura ta wymaga danych dotyczących obciążenia i odkształcenia zarówno w kierunku podłużnym, jak i poprzecznym. Osiąga się to poprzez wyposażenie próbki w tensometry podłużne i poprzeczne (o długości od 5 mm do 10 mm). Należy dobrać tensometry, przygotować powierzchnię i spoiwa, aby zapewnić optymalną wydajność na badanym materiale, a także zastosować odpowiedni automatyczny sprzęt do rejestracji odkształceń. W miarę możliwości można użyć tensometru dupleksowego lub kombinacji tensometrów podłużnego i poprzecznego. Dokładność tensometrów powinna mieścić się w granicach 1% zakresu przyłożonego obciążenia.
Sprzęt do pomiaru temperatury o dokładności plus/minus 0,2 stopnia w zastosowanej temperaturze testowej.
Materiał do zamykania worków próżniowych.
Timer lub zegar.

Próbka do badań może składać się z taśmy jednokierunkowej lub tkaniny tkanej. Nakłada się osiem warstw, zorientowanych pod kątem plus 45 stopni i minus 45 stopni do osi podłużnej. Aby zapobiec odkształceniom i zginaniu indukowanemu, warstwy muszą być całkowicie symetryczne. Wymiary i tolerancje próbki do badań muszą być zgodne z normą.

Podczas przygotowywania próbek do badań, próbki są wycinane z płytek. Współczynnik zmienności pomiarów grubości musi być mniejszy niż 2% dla każdej płytki. Ułożenie musi być symetryczne i naprzemienne pod kątem +45 stopni i minus 45 stopni. Orientacja włókien musi być dokładna z dokładnością do +/- 2,5 stopnia. Płytki węglowe muszą być produkowane zgodnie z normą EN 2565, a płytki szklane – zgodnie z normą EN 2374. Parametry procesu, takie jak ostrza, temperatura i czas utwardzania, muszą być zgodne z obowiązującymi specyfikacjami technicznymi. Wszystkie próbki muszą być umieszczone pod kątem +/- 45 stopni względem osi próbki. Należy podjąć środki ostrożności, aby zapobiec powstawaniu nacięć, podcięć, chropowatości lub nierówności powierzchni po obróbce.

Jeżeli do określenia modułu stosuje się czujniki tensometryczne, należy je przymocować do środka próbki w kierunku wzdłużnym (0 stopni) i poprzecznym (90 stopni).

Próbkę należy przymocować za pomocą wstępnie utwardzonych zakładek wykonanych z dwóch warstw tkaniny (złożonych pod kątem plus/minus 45 stopni) lub skleić je za pomocą odpowiedniego systemu prepregów. Wstępnie utwardzone zakładki są sklejane z obiema powierzchniami próbki za pomocą systemu klejącego, który spełnia wymagania dotyczące temperatury i starzenia.

O ile w stosownych specyfikacjach technicznych nie określono inaczej, bada się pięć próbek w każdym stanie testowym. Jeśli badania są przeprowadzane po starzeniu lub w temperaturze innej niż pokojowa, należy zadbać o to, aby badane były również próbki referencyjne w temperaturze pokojowej/suche, pobrane z tej samej płyty co badana próbka.

W przypadku badań po zanurzeniu kondycjonowanie należy przeprowadzić zgodnie z normą EN 2489. W przypadku badań przeprowadzanych po wystawieniu na działanie wilgotnej atmosfery, kondycjonowanie należy przeprowadzić zgodnie z normą EN 2823.

Przechowywanie i badanie utwardzonych próbek należy przeprowadzać zgodnie z normą EN 2743 w temperaturze 23°C ± 2°C i przy wilgotności względnej 50% ± 5%. Starzone próbki należy badać bezpośrednio po procesie starzenia (dopuszczalny czas przechowywania wynosi maksymalnie 8 godzin w temperaturze 23°C ± 2°C).

Przed starzeniem i testami mechanicznymi, grubość i szerokość próbki mierzy się i rejestruje w trzech punktach w obszarze niechwytnym. Do pomiaru grubości używa się mikrometru, a do pomiaru szerokości suwmiarki lub mikrometru.

Nasza organizacja, która od lat wspiera przedsiębiorstwa z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia naukowe i technologiczne oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą EN 6031: Lotnictwo i kosmonautyka – Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami – Metoda badania – Oznaczanie właściwości ścinania w płaszczyźnie (próba rozciągania pod kątem 45 stopni).