EN ISO 14125 Композиты из армированного волокном пластика — Определение характеристик изгиба

EN ISO 14125 Композиты из армированного волокном пластика — Определение характеристик изгиба

Стандарт «EN ISO 14125 Композиты из армированного волокном пластика – Определение изгибных свойств», разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO) и впоследствии опубликованный в качестве европейского стандарта в рамках усилий по гармонизации, описывает метод определения изгибных свойств композитов из армированного волокном пластика при трехточечной (метод A) и четырехточечной (метод B) нагрузке. Определены стандартные образцы для испытаний, но добавлены параметры для альтернативных размеров образцов для использования там, где это необходимо. Этот стандарт также включает диапазон скоростей испытаний.

EN ISO 14125 Композиты из армированного волокном пластика — Определение характеристик изгиба

Этот метод не подходит для определения параметров конструкции, но может использоваться для отбора материалов или в качестве теста контроля качества. Например, модуль упругости при изгибе представляет собой просто подходящее значение модуля Юнга при растяжении, поскольку тест не учитывает дополнительное прогибание из-за касательного напряжения, которое приводит к снижению значения модуля упругости при изгибе, а использует соотношение диаметра испытательного отверстия к толщине образца, которое минимизирует этот эффект. Различия между свойствами при растяжении и изгибе также возникают из-за структуры и слоистости материала.

Данный метод подходит для армированных волокнами термопластичных и термореактивных пластиковых композитов. Стандарт ISO 178 распространяется на неармированные и наполненные частицами пластики, а также на пластики, армированные короткими (т.е. менее 1 мм) волокнами.

Данный метод выполняется с использованием образцов, выточенных из средней части стандартного многоцелевого испытательного образца, который может быть отлит до выбранных размеров (стандарт ISO 3167), или образцов, выточенных из полуфабрикатов или готовых изделий, таких как формы или ламинаты.

Этот метод определяет предпочтительные размеры образца. Испытания, проводимые на образцах разных размеров или образцах, подготовленных в разных условиях, могут дать несопоставимые результаты. На результаты также могут влиять другие факторы, такие как скорость испытания и подготовка образца. Для материалов, неоднородных по поперечному сечению или выше зоны линейного упругого отклика, результат действителен только для толщины и структуры, подвергаемых испытанию. Поэтому эти факторы необходимо тщательно контролировать и регистрировать при необходимости получения сравнительных данных.

Стандарт EN ISO 14125 основан на ISO 178, но специально посвящен композитам из армированного волокном пластика. Поэтому он сохраняет применимые условия испытаний для систем, армированных стекловолокном. Условия испытаний были расширены и теперь включают как трехточечную (метод A), так и четырехточечную (метод B) геометрию нагружения, а также условия для композитов на основе новых волокон, таких как углеродные и арамидные волокна, в соответствии со стандартом ISO 178.

В принципе, испытательный образец, закрепленный в виде балки, деформируется с постоянной скоростью до тех пор, пока образец не разрушится или деформация не достигнет заданного значения. В ходе этого процесса измеряются сила, приложенная к образцу, и деформация.

Этот метод используется для изучения поведения образцов при изгибе и определения прочности на изгиб, модуля упругости при изгибе и других аспектов зависимости напряжения от деформации при изгибе в заданных условиях. Он применим к свободно опертой балке, нагруженной трех- или четырехточечным изгибом. Геометрия испытания выбирается таким образом, чтобы ограничить деформацию сдвига и предотвратить межслойное сдвиговое разрушение.

Геометрия четырехточечной нагрузки обеспечивает постоянный изгибающий момент между центральными нагружающими элементами. Сжимающие контактные напряжения, возникающие при наличии двух центральных нагружающих элементов, ниже по сравнению с напряжениями, возникающими при наличии одного нагружающего элемента в трехточечном испытании. Геометрия четырехточечной нагрузки выбрана таким образом, чтобы центральный пролет составлял одну треть внешнего пролета. Поскольку расстояние между внешними опорными точками такое же, как и в эквивалентном случае трехточечной нагрузки, можно использовать тот же образец.

Вкратце, EN ISO 14125 — это международный стандарт, определяющий методы определения изгибных свойств (прочности на изгиб и модуля упругости) армированных волокнами пластиковых композитов. Этот стандарт применяется как к однонаправленным, так и к многонаправленным армированным волокнами термореактивным и термопластичным композитам, включая ламинаты, формованные листы и профили, полученные методом пултрузии.

Испытание на изгиб (трехточечный или четырехточечный изгиб) является одним из наиболее часто проводимых механических испытаний композитных материалов, поскольку...

  • По сравнению с испытанием на растяжение материалов высокой твердости, этот метод относительно прост и недорог.
  • Этот метод подвергает образец воздействию комбинации растягивающих, сжимающих и сдвиговых сил, имитируя реальные нагрузки во многих конструкционных приложениях (таких как балки и панели).
  • Это позволяет выявить различия в поведении материала на растягивающей и сжимающей сторонах (что важно для асимметричных или сэндвич-композитов).

Стандарт EN ISO 14125 охватывает композитные материалы, армированные стекловолокном, углеродным волокном, арамидом или другими волокнами, следующим образом:

  • Односторонние ламинаты
  • Двусторонние ткани
  • Коврики со случайной ориентацией волокон или коврики из нарезанных волокон
  • Гибридные добавки
  • Термореактивные и термопластичные матрицы

Данный стандарт прямо исключает толстостенные сэндвич-структуры (они рассматриваются в стандарте ISO 14125 только для поверхностей или в отдельных стандартах, таких как ISO 1922 или ASTM C393, для всей сэндвич-структуры).

Стандарт EN ISO 14125 определяет три класса методов испытаний в зависимости от ожидаемого вида отказа и геометрии образца:

  • Изгиб в трех точках класса I: соотношение пролета опоры к толщине 16 ± 1:1. Типичное применение: тонкие образцы, общего назначения.
  • Изгиб в трех точках класса II: соотношение пролета опоры к толщине 40 ± 1:1. Типичное применение: более высокая точность сдвига, более толстые образцы.
  • Изгиб в четырех точках III класса: соотношение пролета к толщине опоры, точечная нагрузка 1/4, пролет 40:1. Типичное применение: чистый изгиб (сдвиговые эффекты минимизированы).
  • Четырехточечный изгиб класса IV: соотношение пролета опоры к толщине, точечная нагрузка 1/3 (опционально). Типичное применение: альтернативная конфигурация чистого изгиба (используется редко).

Класс I используется чаще всего. Класс II выбирается, когда поперечная жесткость материала на сдвиг низкая (например, толстые ламинаты или матрицы с низким модулем упругости). Классы III и IV обеспечивают более точное приближение к истинному модулю растяжения/сжатия при изгибе, устраняя большую часть эффекта сдвига.

При проведении испытаний по стандарту EN ISO 14125,

  • Образцы всегда проходят предварительную обработку в соответствии со стандартом ISO 291 (обычно при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%).
  • Если не указано иное, используется радиус опоры 2 мм и радиус нагрузочного конца 5 мм.
  • Точное место и характер неисправности регистрируются, что имеет решающее значение для контроля качества.
  • Для высокомодульных углеродных композитов четырехточечный изгиб (класс III) обычно дает более стабильные значения модуля упругости.
  • Если образцы очень толстые (не менее 15–20 мм), для поверхностей применяется только стандарт EN ISO 14125, либо проводится испытание под давлением (стандарт ISO 14126).

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и оказывает помощь в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем предприятиям услуги по тестированию в соответствии со стандартом «EN ISO 14125 Fiber-reinforced plastic composites - Determination of bending properties».

WhatsApp