Štandardná skúšobná metóda ASTM D5379/D5379M-19 pre šmykové vlastnosti kompozitných materiálov metódou V-vrubového lúča

Norma „ASTM D5379/D5379M-19 Štandardná skúšobná metóda pre šmykové vlastnosti kompozitných materiálov metódou V-Notch Beam“ , ktorú vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM) , opisuje skúšobnú metódu pokrývajúcu šmykové vlastnosti kompozitných materiálov vystužených vysokomodulovými vláknami. Kompozitné materiály sú obmedzené na kompozity vystužené kontinuálnymi alebo strižovými vláknami v nasledujúcich materiálových formách:

• Lamináty pozostávajúce z laminátov len s jednosmernými vláknami a so smerom vlákna orientovaným rovnobežne alebo kolmo na os zaťaženia.
• Lamináty pozostávajúce výlučne z tkaných laminátových vlákien so smerom osnovy orientovaným rovnobežne alebo kolmo na os zaťaženia.
• Lamináty pozostávajúce výlučne z jednosmerných vláknitých laminátov a obsahujúce rovnaký počet vrstiev orientovaných pod uhlom 0 a 90 stupňov vo vyváženom a symetrickom skladacom poli so smerom 0 stupňov orientovaným rovnobežne alebo kolmo na os zaťaženia.
• Kompozity vystužené krátkymi vláknami, v ktorých je väčšina vlákien rozmiestnená náhodne.

Tento koncept testovania v šmyku bol pôvodne vyvinutý bez odkazu na orientáciu vlákna na použitie na izotropných materiáloch, ako sú kovy alebo keramika.

Norma „ ASTM D3878-23 Štandardná terminológia pre kompozitné materiály“ definuje pojmy týkajúce sa vysokomodulových vlákien a ich kompozitov. Norma „ASTM D883-22 Štandardná terminológia pre plasty“ definuje pojmy týkajúce sa plastov. Norma „ASTM E6-23a Štandardná terminológia pre metódy mechanického skúšania“ definuje pojmy týkajúce sa mechanického skúšania. Norma „ASTM E456-13 Štandardná terminológia pre kvalitu a štatistiku“ definuje pojmy týkajúce sa štatistiky. V prípade akéhokoľvek konfliktu medzi pojmami má prednosť pred ostatnými normami norma ASTM D3878-23. Okrem toho platia aj nasledujúce pojmy a definície špecifické pre túto normu:

• Rezanie v rovine je akákoľvek z rezných vlastností, ktoré opisujú odozvu vyplývajúcu z reznej sily alebo deformácie aplikovanej na 1-2 roviny materiálu.
• Interlaminárny šmyk je akákoľvek zo šmykových vlastností, ktoré opisujú odozvu vyplývajúcu zo šmykovej sily alebo deformácie aplikovanej na 1-3 alebo 2-3 roviny materiálu.
• Materiálový súradnicový systém je kartézsky súradnicový systém, ktorý definuje hlavný materiálový súradnicový systém s použitím 1, 2 a 3 pre osi, ako je znázornené na obrázku uvedenom v norme.
• Nominálna hodnota je hodnota priradená za účelom správnej identifikácie merateľnej charakteristiky, ktorá existuje len v názve. Na nominálnu hodnotu možno použiť tolerancie, aby sa definoval prijateľný rozsah pre danú vlastnosť.
• Pevnosť v šmyku je šmykové napätie prenášané materiálom v momente lomu za podmienok čistého šmyku. Neexistujú žiadne štandardné skúšobné metódy, ktoré by dokázali vytvoriť dokonalé podmienky čistého šmykového napätia pre každý materiál, ale niektoré skúšobné metódy môžu byť prijateľne blízke pre konkrétny materiál na konkrétny technický účel.

Pri vykonávaní skúšky sa do mechanického skúšobného stroja so špeciálnym prípravkom vloží materiálový kupón v tvare obdĺžnikového plochého pásu so symetrickými stredovými V-zárezmi, znázornený schematicky na obrázku uvedenom v norme.

Vzorka sa umiestni do upínadla so zárezom pozdĺž línie účinku zaťaženia pomocou vyrovnávacieho nástroja, ktorý odkazuje na upínadlo. Dve polovice prípravku sú upnuté skúšobným strojom pri monitorovaní sily. Relatívne posunutie medzi dvoma polovicami upínadla zaťažuje vrúbkovanú vzorku. Umiestnením dvoch tenzometrických prvkov orientovaných do stredu vzorky (preč od zárezov) a pozdĺž osi zaťaženia v uhle plus/mínus 45 stupňov k osi zaťaženia možno merať šmykovú odozvu materiálu.

Zaťaženie môže byť idealizované ako asymetrický ohyb, ako je znázornené na diagramoch šmyku a ohybového momentu na obrázku. Zárezy ovplyvňujú šmykové napätie pozdĺž smeru zaťaženia a poskytujú rovnomernejšie rozloženie, ako by bolo vidieť bez zárezov. Hoci stupeň hladkosti je funkciou ortotropie materiálu, najlepšie celkové výsledky pri testovaní v rovine 1-2 boli získané s laminátmi typu [0/90]ns.

Táto testovacia metóda je určená na vytváranie údajov o šmykových vlastnostiach pre materiálové vlastnosti, výskum a vývoj, zabezpečenie kvality a konštrukčný návrh a analýzu. V závislosti od orientácie súradnicového systému materiálu vzhľadom na os zaťaženia je možné vyhodnotiť šmykové vlastnosti v rovine alebo medzivrstve. Faktory, ktoré ovplyvňujú šmykovú odozvu, a preto je potrebné ich uvádzať, sú: materiál, príprava materiálu a metódy umiestňovania, poradie stohovania vzoriek, príprava vzorky, úprava vzorky, testovacie prostredie, zarovnanie vzorky a uchopenie, rýchlosť testu, čas pri teplote, obsah dutín a objem percentuálne posilnenie.

V anizotropných materiáloch možno vlastnosti získať v ktorejkoľvek zo šiestich možných šmykových rovín orientáciou skúšobnej roviny vzorky smerom k požadovanej materiálovej rovine (1-2 alebo 2-1, 1-3 alebo 3-1, 2-3 alebo 3 -2). Pre každú vzorku je možné vyhodnotiť iba jednu rovinu rezu. Testovacie smerové vlastnosti, ktoré možno získať touto testovacou metódou, zahŕňajú:

• Reakcia na šmykové napätie/deformáciu
• konečnú silu
• konečné napätie
• Modul pružnosti šmykového pásu

Vybavenie použité pri testoch zahŕňa:

• Mikrometre a posuvné meradlá
• prístroj na meranie uhla
• Zariadenie na meranie polomeru
• Skúšobný stroj (hlavy skúšobného stroja, hnací mechanizmus, silomer, dosky/adaptér, prípravok)
• Zariadenie na indikáciu napätia (výber pripojeného odporového tenzometra)
• klimatizačná miestnosť
• Environmentálna testovacia komora

Spomedzi mnohých testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií vykonaných pre podniky v rôznych sektoroch naša organizácia so svojim vyškoleným a odborným personálom a pokročilým technologickým vybavením vyvinula štandardnú testovaciu metódu rezných vlastností kompozitných materiálov s ASTM D5379/ D5379M-19 V-notched beam method Poskytuje tiež testovacie služby definované v norme “.