ASTM D6641/D6641M Kompresné vlastnosti kompozitných materiálov s polymérnou matricou

Norma „ASTM D6641/D6641M Štandardná skúšobná metóda pre tlakové vlastnosti polymérnych kompozitných materiálov s použitím kombinovaného zaťažovacieho a tlakového (CLC) skúšobného prípravku“ vyvinutá Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje vlastnosti pevnosti v tlaku a tvrdosti polymérnych kompozitných materiálov s použitím kombinovaného zaťažovacieho a tlakového (CLC) skúšobného prípravku. Táto skúšobná metóda je použiteľná pre všeobecné kompozity, ktoré sú vyvážené a symetrické.

Vzorka môže byť podľa potreby bez úchytiek (metóda A) alebo s úchytkami (metóda B). Požiadavkou na úspešné testovanie je, aby konce vzorky neboli počas testovania stlačené. Vzorky bez úchytiek sú vo všeobecnosti vhodné na použitie s materiálmi s nízkou ortotropiou, ako sú tkaniny, kompozity zo sekaných vlákien a lamináty s maximálnou 50-percentnou 0-stupňovou lamináciou alebo ekvivalentom. Materiály s vyššou ortotropiou vrátane jednosmerných kompozitov vo všeobecnosti vyžadujú úchytky.

Tlaková sila sa do vzorky zavádza kombinovaným koncovým a šmykovým zaťažením. Pre porovnanie, skúšobná metóda opísaná v norme ASTM D3410/D3410M je čisto šmyková skúšobná metóda kompresie a ASTM D695 zahŕňa čisto koncovú skúšobnú metódu. Možno testovať jednosmerné (s orientáciou vrstiev 0 stupňov) kompozity a viacsmerové kompozitné lamináty, textilné kompozity, kompozity zo sekaných vlákien a podobné materiály.

Táto testovacia metóda je navrhnutá na získanie údajov o tlakových vlastnostiach pre materiálové vlastnosti, výskum a vývoj, zabezpečenie kvality a konštrukčný návrh a analýzu. Tabuľkové (postup B) vzorky, ktoré sa zvyčajne používajú pri testovaní jednosmerných kompozitov, sú podobné testovacej metóde kombinovaného zaťaženia kompresiou (CLC) (kombinované šmykové zaťaženie na konci), norme ASTM D3410/D3410M (šmykové zaťaženie) a norme ASTM D695 (koncové zaťaženie).

Výhody kombinovaného zaťaženia sú obzvlášť zrejmé pri testovaní materiálov s nižšou pevnosťou (postup A), kde je možné použiť vzorky s kombinovaným zaťažením a kompresiou (CLC) bez výčnelkov. Vzorky z rovnakých materiálov bez výčnelkov nemusí byť možné úspešne testovať pomocou ktorejkoľvek z dvoch ďalších metód. Pri testovaní špecifických laminátov sa na odvodenie pevnosti preglejky pri 0 stupňoch často používajú údaje o kombinovanom zaťažení a kompresii (CLC) a na výpočet pevnosti jednosmerného laminátu pri 0 stupňoch sa používa teória laminácie.

Medzi faktory ovplyvňujúce tlakovú odozvu patria: typ materiálu, metódy prípravy a umiestnenia materiálu, poradie stohovania vzoriek, príprava vzorky, kondicionovanie vzorky, testovacie prostredie, rýchlosť testu, čas pri danej teplote, obsah pórov a objemové percento výstuže. Vlastnosti kompozitu v smere testu, ktoré možno získať touto testovacou metódou, zahŕňajú:

konečná pevnosť v tlaku
konečné tlakové napätie
Kompresný (lineárny alebo akordový) modul pružnosti
Poissonov pomer v tlaku

V norme ASTM D6641 sa metóda A a metóda B vzťahujú na dva rôzne postupy merania tlakových vlastností kompozitných materiálov v závislosti od spôsobu merania deformácie:

Metóda A: Meranie deformácie (pomocou tenzometrov alebo extenzometrov): Deformácia sa meria pomocou tenzometrov alebo extenzometra aplikovaného priamo na skúšanú vzorku. Táto metóda umožňuje okrem pevnosti v tlaku stanoviť aj modul pružnosti v tlaku (E), Poissonov pomer a správanie sa v závislosti od napätia a deformácie. Pri týchto skúškach sa používajú axiálne tenzometre alebo extenzometre. Na stanovenie Poissonovho pomeru sa voliteľne vykonávajú merania priečnej deformácie. Výhody tejto metódy, poskytuje vysokú presnosť pri určovaní modulu a kompletnej krivky napätia a deformácie.
Metóda B: Iba pevnosť (bez merania ťahu): Meria sa iba pevnosť v tlaku; nepoužívajú sa žiadne tenzometre ani extenzometre. Táto metóda je jedinečná v tom, že sa používa iba vtedy, keď je potrebná medza pevnosti v tlaku. Pri týchto skúškach sa meria iba zaťaženie (pomocou snímača zaťaženia na skúšobnom stroji). Výhodami tejto metódy sú jej jednoduchšie nastavenie a jej rýchlejšia a lacnejšia povaha, keď nie sú potrebné údaje o ťahu.

Poissonov koeficient vyjadruje pomer proporcionálneho zmenšenia priečneho rozmeru k proporcionálnemu zväčšeniu dĺžky v elasticky namáhanej vzorke materiálu. Poissonov koeficient je základnou konštantou v analýzach na určenie pevnostných a deformačných vlastností materiálov (plastov alebo kovov).

Metóda A poskytuje úplnú mechanickú charakterizáciu, zatiaľ čo metóda B poskytuje rýchle posúdenie pevnosti.

Kombinované zaťaženie kompresiou (CLC) označuje metódu pôsobenia tlakovej sily na skúšobnú vzorku pomocou kombinácie:

Koncové zaťaženie (priame axiálne stlačenie z koncov)
Šmykové zaťaženie (sila prenášaná z povrchov vzorky prostredníctvom interakcie šmyku a uchopenia)

Táto technika sa používa na stanovenie kompresných vlastností kompozitov z polymérnej matrice vystužených vláknami v norme ASTM D6641.

Skúšanie kompozitov tlakom môže byť problematické, keď:

Zvlnenie tenkých vzoriek
Drvenie v miestach vstupu zaťaženia (konce)
Šmyk alebo nerovnomerné zaťaženie v systémoch založených na uchytení

Kombinovaný prístup k zaťaženiu rieši tieto problémy rozložením zaťaženia:

Koncové zaťaženie poskytuje axiálnu tlakovú silu
Šmykové zaťaženie pomáha plynule prenášať záťaž cez bočné úchyty

Medzi výhody kombinovanej kompresie záťaže patria:

Minimalizuje Eulerovo vzperenie (najmä v tenkých vzorkách)
Znižuje lokálne pomliaždenie rukovätí alebo hrotov
Poskytuje presné meranie pevnosti aj modulu
Možnosť použitia jednosmerných aj viacsmerných laminátov
Poskytuje konzistentné a opakovateľné výsledky

Kombinuje výhody rezania a čelného nakladania

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, má silný tím zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so „Štandardnou testovacou metódou ASTM D6641/D6641M pre kompresné vlastnosti polymérnych kompozitných materiálov s použitím testovacieho prípravku s kombinovaným zaťažením a kompresiou (CLC)“.