EN 6031 Определение свойств армированных волокном пластиков при сдвиге в плоскости (испытание на растяжение под углом плюс/минус 45 градусов)

Европейский стандарт EN 6031 «Авиационно-космическая серия – Армированные волокном пластики – Метод испытания – Определение свойств при сдвиге в плоскости (испытание на растяжение под углом плюс/минус 45 градусов)» описывает процедуру определения прочности и модуля упругости при сдвиге в плоскости композитных материалов на основе волокон. Эта процедура основана на одноосном растяжении ламината под углом 45 градусов, ламинированного симметрично относительно его средней плоскости. Настоящий стандарт применим к композитным ламинатам, изготовленным с однонаправленным ленточным или тканевым армированием.

Настоящий стандарт не содержит инструкций по соблюдению требований охраны труда и техники безопасности. Пользователь настоящего стандарта обязан самостоятельно ознакомиться с ним и определить соответствующие меры охраны труда и техники безопасности.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

• Растягивающее напряжение в определенный момент во время испытания относится к продольной растягивающей нагрузке, испытываемой испытуемым образцом в определенный момент во время испытания, деленной на начальную единичную площадь поперечного сечения в пределах базовой длины.
• Касательное напряжение, возникающее в определенный момент во время испытания, определяется как касательное напряжение в плоскости, основное направление которого на плюс/минус 45 градусов ниже направления, в котором прикладывается растягивающая нагрузка, а его величина составляет половину растягивающего напряжения.
• Прочность на сдвиг — это максимальное касательное напряжение, возникающее во время испытания.
• Растягивающее напряжение – это изменение продольного или поперечного расстояния между точками в пределах измерительной длины испытываемого образца, вызванное растягивающей нагрузкой и выраженное относительно начального расстояния между точками (значение продольного напряжения положительно, значение поперечного напряжения растягиваемого образца – отрицательно).
• Модуль сдвига — это наклон линии на диаграмме напряжения/деформации сдвига, проходящей через точки, соответствующие двум пределам продольного напряжения.

Используя соотношения, полученные из теории ламинированных пластин, представлены выражения, позволяющие построить кривую напряжения-деформации при сдвиге в плоскости под углом 0°, полученную в результате испытания на одноосное растяжение ламината под углом плюс/минус 45°. Экспериментальные данные испытаний на растяжение используются для определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге.

В состав основного оборудования, используемого в испытаниях, входят:

• Разрывная испытательная машина с точностью до 1 процента в используемом диапазоне нагрузок.
• Плоский микрометр с точностью до 0,01 мм.
• Штангенциркуль с точностью измерения до 0,1 мм.
• Для этой процедуры требуются данные о нагрузке и деформации как в продольном, так и в поперечном направлениях. Для этого образец оснащается продольными и поперечными тензорезисторами (с длиной измерительной части от 5 до 10 мм). Необходимо выбрать тензорезисторы, подготовить поверхность и связующие вещества для обеспечения оптимальных характеристик при испытании исследуемого материала. Следует использовать подходящее оборудование для автоматической регистрации деформации. По возможности можно использовать дуплексный экстензометр или комбинацию продольного и поперечного экстензометров. Точность экстензометров должна составлять не более 1% от диапазона приложенной нагрузки.
• Оборудование для измерения температуры с точностью плюс/минус 0,2 градуса при применяемой температуре испытания.
• Материал для герметизации вакуумных пакетов.
• Таймер или часы.

Образец для испытаний может состоять из однонаправленной ленты или тканого материала. Накладывают восемь слоёв, расположенных под углом плюс 45° и минус 45° к продольной оси. Во избежание деформации и изгиба слои должны быть полностью симметричны. Размеры и допуски образца для испытаний должны соответствовать требованиям стандарта.

В процессе подготовки образцов для испытаний из пластин вырезаются образцы. Коэффициент вариации измерений толщины должен быть менее 2% на пластину. Расположение должно быть симметричным и чередоваться под углом +45 градусов и -45 градусов. Точность ориентации волокон должна быть в пределах +/- 2,5 градуса. Углеродные пластины должны быть изготовлены в соответствии со стандартом EN 2565, а стеклянные – в соответствии со стандартом EN 2374. Параметры процесса, такие как лезвия, температура и время отверждения, должны соответствовать действующим техническим условиям. Все образцы должны быть расположены под углом +/- 45 градусов относительно оси образца. Необходимо принять меры предосторожности для предотвращения зазубрин, подрезов, шероховатостей или неровностей поверхности после обработки.

Если для определения модуля применяются тензорезисторы, их следует прикрепить к центру образца в продольном (0 градусов) и поперечном (90 градусов) направлениях.

Образец должен быть закреплен с помощью предварительно отвержденных пластин, изготовленных из двух слоев ткани (сложенных под углом ±45 градусов), или склеенных между собой с помощью подходящей системы препрега. Отвержденные пластины приклеиваются к обеим поверхностям образца с помощью клея, соответствующего требованиям к температуре и старению.

Если в применимых технических условиях не указано иное, для каждого условия испытания испытывают пять образцов. Если испытания проводятся после старения или при температуре, отличной от комнатной, необходимо обеспечить, чтобы также испытывались контрольные образцы комнатной температуры/сухие, изготовленные из той же пластины, что и исследуемый образец.

При испытаниях после погружения кондиционирование должно проводиться в соответствии с EN 2489. При испытаниях, проводимых после воздействия влажной атмосферы, кондиционирование должно проводиться в соответствии с EN 2823.

Хранение и испытания отвержденных образцов должны проводиться в соответствии с EN 2743 при температуре 23°C ±2°C и относительной влажности воздуха 50% ±5%. Испытания выдержанных образцов должны проводиться сразу после процедуры старения (допускается не более 8 часов при температуре 23°C ±2°C).

Перед старением и механическими испытаниями измеряют и регистрируют толщину и ширину образца в трёх точках в зоне, не допускающей захвата. Толщина измеряется микрометром, а ширина — штангенциркулем или микрометром.

Наша организация, которая на протяжении многих лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, может похвастаться сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом серии EN 6031 «Авиационно-космическая промышленность – Армированные волокнами пластики – Метод испытания – Определение свойств при сдвиге в плоскости (испытание на растяжение под углом плюс/минус 45 градусов)».