ASTM D7136/D7136M-12 Стандартный метод испытаний для измерения стойкости к повреждениям армированного волокнами полимерного матричного композита при ударе падающего груза

Стандарт «ASTM D7136/D7136M-12 Стандартный метод испытаний для измерения стойкости к повреждениям армированного волокнами полимерного матричного композита при ударе падающего груза», опубликованный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод испытаний для определения стойкости к повреждениям многонаправленных полимерных матричных композитных ламинатов, подвергнутых удару падающего груза. Формы композитных материалов ограничиваются композитами из непрерывного волокна с прессованной полимерной матрицей с диапазоном приемлемых испытательных ламинатов и толщин, определенных в настоящем стандарте. Инструкции по модификации этих процедур для определения свойств стойкости к повреждениям сэндвич-конструкций включены в ASTM D7766/D7766M.

Плоская прямоугольная композитная пластина подвергается интенсивному внеплоскостному удару с использованием устройства с падающим грузом и полусферическим ударником. Потенциальная энергия ударного груза, определяемая массой ударника и высотой падения, указывается перед испытанием. Предоставляются оборудование и процедуры для дополнительного измерения контактной силы и скорости во время удара. Устойчивость к повреждениям определяется количественно по степени и типу повреждений, возникающих в образце.

Этот метод испытаний можно использовать для проверки материалов на устойчивость к повреждениям или для повреждения образца с целью последующего испытания на устойчивость к повреждениям. При испытании ударной пластины в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D7137/D7137M общая последовательность испытаний обычно называется методом сжатия после удара. Квазистатическое вдавливание в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D6264/D6264M может использоваться в качестве альтернативного метода нанесения повреждений внеплоскостной силой и измерения свойств сопротивления повреждениям.

Свойства сопротивления повреждению, устанавливаемые данным методом испытаний, в значительной степени зависят от различных факторов, таких как геометрия образца, слоистость, геометрия удара, масса удара, сила удара, энергия удара и граничные условия. Поэтому результаты, как правило, не масштабируются на другие конфигурации и зависят от комбинации геометрических и физических условий испытания.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

Глубина надреза — это остаточная глубина углубления, созданного ударником после удара. Глубина надреза определяется как максимальное расстояние в направлении, перпендикулярном поверхности образца, от самой нижней точки надреза до плоскости ударяемой поверхности, которая не нарушена надрезом.
Номинальная стоимость — это стоимость, присвоенная измеримому имуществу в целях удобной идентификации, существующая только номинально. Допуски могут применяться к номинальному значению для определения приемлемого диапазона для данной характеристики.
Система координат исходного материала — это система координат, оси которой перпендикулярны плоскостям симметрии, характерным для данного материала.
Регистрируемая сила контакта — это сила, приложенная к образцу ударником во время удара, зарегистрированная силоизмерителем.
Опорная система координат — это система координат для ламинированных композитных материалов, используемая для определения ориентации слоев.
Ударный наконечник — это часть или компонент ударного инструмента, который первым контактирует с испытуемым образцом во время удара.

Испытание на удар падающим грузом проводится с использованием сбалансированной, симметричной ламинированной пластины. Повреждение наносится путем направленного внеплоскостного удара (перпендикулярно плоскости ламината) с использованием падающего груза с полусферическим наконечником. Устойчивость к повреждениям определяется количественно по степени и типу повреждений, возникших в образце. Реакция на повреждение является функцией конфигурации испытания, сравнения между материалами невозможны, если не используются одинаковые конфигурации испытания, условия испытания и схожие условия.

Предусмотрены дополнительные процедуры для регистрации скорости удара и приложенной силы контакта в сравнении с данными временной динамики. Предпочтительные состояния повреждений, возникающие в результате удара, располагаются в центре пластины, достаточно далеко от краев пластины, чтобы локальные напряженные состояния на краях и в месте удара не взаимодействовали во время события возникновения повреждений.

Подверженность повреждениям от концентрированных ударных сил, действующих вне плоскости, является одной из основных проблем проектирования многих конструкций, изготовленных из современных композитных ламинатов. Знание свойств стойкости к повреждениям ламинированной композитной пластины полезно при разработке продукции и выборе материала.

Испытание на удар падающим грузом может преследовать следующие цели:

Количественная оценка влияния последовательности укладки, обработки поверхности волокон, изменений объемной доли волокон, а также технологических и экологических параметров на устойчивость композитного ламината к повреждениям при воздействии концентрированной ударной силы или энергии падающего груза.
Количественно сравнить относительные значения параметров стойкости к повреждениям для композиционных материалов с различными компонентами. Параметры реакции на повреждение могут включать глубину разрушения, размеры повреждения и его расположение по толщине, кривую зависимости силы от времени.
Повреждение образца для последующих испытаний на устойчивость к повреждениям (например, стандартный метод испытаний ASTM D7137/D7137M).

Свойства, полученные с помощью этого метода испытаний, могут дать представление об ожидаемой стойкости к повреждениям.

Наша организация, которая на протяжении многих лет стремится оказывать поддержку предприятиям всех секторов посредством широкого спектра испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, имеет сильный штат сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В этом контексте предприятиям также предоставляются услуги по испытаниям в соответствии со стандартом «ASTM D7136/D7136M-12 Стандартный метод испытаний для измерения стойкости к повреждениям армированного волокном полимерного матричного композита при ударе падающего груза».