O método de ensaio padrão ASTM D3410 para carregamento de cisalhamento das propriedades de compressão de materiais compósitos de matriz polimérica com seção transversal de medição sem suporte, desenvolvido pela Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM), descreve um método de ensaio para determinar as propriedades de compressão no plano de materiais compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras de alto módulo.
Os materiais compósitos são limitados a compósitos reforçados com fibras contínuas ou descontínuas, cujas propriedades elásticas são especificamente ortotrópicas em relação à direção do ensaio. Este procedimento de ensaio aplica uma força de compressão à amostra por cisalhamento nas interfaces de fixação da cunha. Este tipo de transferência de força difere dos seguintes procedimentos:
Este método de ensaio é aplicável a compósitos fabricados com fita unidirecional, inserção de fibra úmida, têxteis (por exemplo, tecido), fibras curtas ou formas de produto similares. Algumas formas de produto podem exigir adaptações no método de ensaio.
Este método de ensaio foi desenvolvido para gerar dados de resistência à compressão para propriedades de materiais, pesquisa e desenvolvimento, garantia da qualidade e projeto e análise estrutural. Os fatores que afetam a resposta à compressão, e que, portanto, exigem registro, incluem: material, métodos de preparação e estratificação do material, sequência de empilhamento da amostra, preparação da amostra, condicionamento da amostra, ambiente de ensaio, alinhamento e fixação da amostra, velocidade de ensaio, tempo de retenção da temperatura, teor de vazios e porcentagem volumétrica de reforço. As características direcionais do ensaio obtidas por este método incluem:
A norma ASTM D3410 é um método de ensaio padrão utilizado para determinar as propriedades de compressão de materiais compósitos de matriz polimérica. É particularmente importante para compósitos de fibra de carbono, fibra de vidro, fibra de aramida e outros polímeros reforçados, visto que a resistência à compressão e o módulo de compressão são propriedades críticas de projeto. Esta norma fornece um procedimento laboratorial controlado para submeter amostras de compósitos a cargas de compressão e medir sua resposta até a fratura.
O método de ensaio descrito foi concebido principalmente para compósitos de matriz polimérica com fibras contínuas ou descontínuas. Ao contrário de um ensaio de compressão convencional, em que as extremidades da amostra são comprimidas diretamente, a norma ASTM D3410 utiliza um dispositivo que aplica a carga de compressão por meio de cisalhamento nas extremidades da amostra. Essa abordagem ajuda a mitigar alguns dos problemas associados aos ensaios de compressão convencionais, particularmente o esmagamento e a instabilidade das extremidades da amostra.
O principal objetivo da norma ASTM D3410 é definir as propriedades essenciais de compressão dos materiais compósitos. Estas incluem:
Essas propriedades são importantes porque os materiais compósitos podem se comportar de maneira muito diferente sob tensão e compressão. Por exemplo, um compósito de fibra de carbono pode ter resistência à tração extremamente alta, mas resistência à compressão significativamente menor devido aos seguintes mecanismos:
A norma ASTM D3410 fornece um método padronizado para medir esse comportamento.
Em estruturas onde os componentes compósitos são submetidos a cargas de compressão, o desempenho sob compressão é de importância crítica. Exemplos incluem:
Sem um teste de compressão padronizado, os resultados de diferentes laboratórios podem variar significativamente devido a diferenças na geometria da amostra, método de carregamento, alinhamento e equipamentos de teste. Portanto, a norma ASTM D3410 ajuda a fornecer resultados de teste repetíveis e comparáveis.
O princípio básico é relativamente simples. Um corpo de prova composto é colocado em um dispositivo de compressão especial. O dispositivo aplica uma força de compressão axial ao corpo de prova por meio de cisalhamento nas extremidades. À medida que a carga aumenta, a máquina de ensaio registra a força aplicada e a deformação/deformação correspondente. Os dados de carga e deformação resultantes podem ser usados para construir uma curva tensão-deformação.
A amostra é tipicamente um espécime composto relativamente estreito e plano, projetado para encaixar em um dispositivo de compressão. As principais características da amostra incluem:
As dimensões e a preparação das amostras são importantes, pois dimensões incorretas ou danos podem levar a falhas prematuras e resultados enganosos. As amostras devem estar isentas dos seguintes defeitos:
Uma configuração de teste típica inclui o seguinte:
Em geral, o processo de teste segue estas etapas:
Compreender como a amostra se fraturou é tão importante quanto obter o valor numérico da resistência. Os modos de fratura comuns incluem:
Portanto, o resultado do teste deve ser avaliado em conjunto com o modo refrativo normalmente observado.
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