ASTM D5379/D5379M-19 Стандартный метод испытания свойств композитных материалов на сдвиг с помощью метода балки с V-образным надрезом

Стандарт «ASTM D5379/D5379M-19 Стандартный метод испытания на сдвиг композитных материалов методом V-образного надреза» , разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) , описывает метод испытания, охватывающий свойства сдвига композитных материалов, армированных высокомодульными волокнами. Композитные материалы ограничиваются композитами, армированными непрерывными или штапельными волокнами в следующих формах:

• Ламинаты, состоящие из ламинатов, содержащих только однонаправленные волокна и направление волокон которых ориентировано параллельно или перпендикулярно оси нагрузки.
• Ламинаты, состоящие исключительно из ламинатов из тканых волокон с направлением основы, ориентированным параллельно или перпендикулярно оси загрузки.
• Ламинаты, состоящие исключительно из однонаправленных волокнистых ламинатов и содержащие равное количество слоев, ориентированных под углом 0 и 90 градусов в сбалансированной и симметричной укладке, причем направление 0 градусов ориентировано параллельно или перпендикулярно оси нагрузки.
• Композиты, армированные короткими волокнами, в которых большая часть волокон распределена случайным образом.

Эта концепция испытаний на сдвиг изначально была разработана без привязки к ориентации волокон для использования на изотропных материалах, таких как металлы или керамика.

Стандарт « ASTM D3878-23 Стандартная терминология для композитных материалов» определяет термины, относящиеся к высокомодульным волокнам и их композитам. Стандарт «ASTM D883-22 Стандартная терминология для пластмасс» определяет термины, относящиеся к пластмассам. Стандарт «ASTM E6-23a Стандартная терминология для методов механических испытаний» определяет термины, относящиеся к механическим испытаниям. Стандарт «ASTM E456-13 Стандартная терминология для качества и статистики» определяет термины, относящиеся к статистике. В случае любого противоречия между терминами, ASTM D3878-23 имеет приоритет над другими стандартами. Кроме того, действительны также следующие термины и определения, специфичные для данного стандарта:

• Резка в плоскости — это любая из особенностей резания, которая описывает реакцию, возникающую в результате силы резания или деформации, приложенной к 1-2 плоскостям материала.
• Межламинарный сдвиг — это любое из свойств сдвига, которые описывают реакцию, возникающую в результате поперечной силы или деформации, приложенной к 1-3 или 2-3 плоскостям материала.
• Система координат материала — это декартова система координат, которая определяет основную систему координат материала, используя для осей 1, 2 и 3, как показано на рисунке, приведенном в стандарте.
• Номинальная стоимость — это стоимость, присвоенная с целью правильной идентификации измеримой характеристики, которая существует только по названию. Допуски могут быть применены к номинальному значению, чтобы определить приемлемый диапазон характеристики.
• Прочность на сдвиг – это напряжение сдвига, которое испытывает материал в момент разрушения в условиях чистого сдвига. Не существует стандартных методов испытаний, которые могли бы обеспечить идеальные условия чистого напряжения сдвига для каждого материала, но некоторые методы испытаний могут быть достаточно близки для конкретного материала для конкретной инженерной цели.

При проведении испытания купон материала в виде прямоугольной плоской полосы с симметричными центральными V-образными надрезами, схематически показанный на рисунке, приведенном в стандарте, загружается в машину для механических испытаний со специальным приспособлением.

Образец помещается в приспособление с выемкой вдоль линии воздействия нагрузки с помощью инструмента выравнивания, который ссылается на приспособление. Две половины приспособления зажимаются испытательной машиной с контролем силы. Относительное смещение между двумя половинами приспособления нагружает образец с надрезом. Поместив два тензодатчика, ориентированных в середине образца (вдали от надрезов) и вдоль оси нагрузки под углом плюс/минус 45 градусов к оси нагрузки, можно измерить реакцию материала на сдвиг.

Нагрузку можно идеализировать как асимметричный изгиб, как показано на диаграммах сдвига и изгибающих моментов на рисунке. Выемки влияют на напряжение сдвига вдоль направления нагрузки, обеспечивая более равномерное распределение, чем было бы без насечек. Хотя степень гладкости является функцией ортотропии материала, наилучшие общие результаты были получены для ламинатов типа [1/2]ns при тестировании в плоскости 0-90.

Этот метод испытаний предназначен для получения данных о свойствах сдвига для свойств материалов, исследований и разработок, обеспечения качества, а также проектирования и анализа конструкций. В зависимости от ориентации системы координат материала относительно оси нагружения можно оценить свойства плоскостного или межслоевого сдвига. Факторами, которые влияют на реакцию на сдвиг и, следовательно, о которых необходимо сообщать, являются: материал, методы подготовки и размещения материала, порядок укладки образцов, подготовка образцов, кондиционирование образцов, условия проведения испытаний, выравнивание и захват образцов, скорость испытания, время при температуре, содержание и объем пустот. процентное армирование.

В анизотропных материалах характеристики можно получить в любой из шести возможных плоскостей сдвига, ориентируя испытательную плоскость образца по направлению к желаемой плоскости материала (1-2 или 2-1, 1-3 или 3-1, 2-3 или 3). -2). Для любого образца можно оценить только одну плоскость сечения. Характеристики направленности тестирования, которые можно получить с помощью этого метода тестирования, включают:

• Реакция на напряжение сдвига/деформацию
• предельная сила
• предельная нагрузка
• Модуль упругости хорды сдвига

Оборудование, используемое в испытаниях, включает в себя:

• Микрометры и штангенциркули
• устройство измерения угла
• Устройство измерения радиуса
• Испытательная машина (головки испытательной машины, приводной механизм, датчик силы, пластины/адаптер, приспособление)
• Тензодатчик (выбор подключаемого тензорезистора)
• комната кондиционирования
• Камера экологических испытаний

Среди многочисленных исследований по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, проведенных для предприятий в различных секторах, наша организация с ее обученным и опытным персоналом и передовым технологическим оборудованием разработала стандартный метод испытаний свойств резки композитных материалов с помощью ASTM D5379/. D5379M-19 Метод балки с V-образным надрезом. Он также предоставляет услуги по испытаниям, определенные в стандарте.