Štandardná skúšobná metóda ASTM D7136/D7136M-12 na meranie odolnosti kompozitu s polymérnou matricou vystuženého vláknami voči poškodeniu nárazom padajúcej hmotnosti

Norma „ASTM D7136/D7136M-12 Štandardná skúšobná metóda na meranie odolnosti vláknami vystuženého polymérneho matricového kompozitu voči nárazu padajúcej hmotnosti“ publikovaná Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje skúšobnú metódu na stanovenie odolnosti viacsmerových polymérnych matricových kompozitných laminátov voči poškodeniu vystavených nárazu padajúcej hmotnosti. Formy kompozitných materiálov sú obmedzené na kompozity z polymérnej matrice s kontinuálnymi vláknami lisované s rozsahom prijateľných testovacích laminátov a hrúbok definovaných v tejto norme. Pokyny na úpravu týchto postupov na určenie vlastností odolnosti sendvičových štruktúr voči poškodeniu sú uvedené v norme ASTM D7766/D7766M.

Plochá, obdĺžniková kompozitná doska je vystavená intenzívnemu nárazu mimo roviny pomocou závažia s pologuľovitým nárazovým telesom. Potenciálna energia nárazového závažia, definovaná hmotnosťou nárazového telesa a výškou pádu, sa špecifikuje pred skúškou. Na voliteľné meranie kontaktnej sily a rýchlosti počas nárazu je k dispozícii vybavenie a postupy. Odolnosť voči poškodeniu sa určuje kvantitatívne z hľadiska rozsahu a typu poškodenia, ku ktorému dochádza vo vzorke.

Táto testovacia metóda sa môže použiť na skríning materiálov na odolnosť voči poškodeniu alebo na poškodenie vzorky pre následné testovanie tolerancie poškodenia. Keď sa nárazová doska testuje podľa štandardnej skúšobnej metódy ASTM D7137/D7137M, všeobecná skúšobná postupnosť sa zvyčajne označuje ako metóda kompresie po náraze. Kvázistatické vtlačovanie podľa štandardnej testovacej metódy ASTM D6264/D6264M sa môže použiť ako alternatívna metóda vyvolania poškodenia silou mimo roviny a merania vlastností odolnosti voči poškodeniu.

Vlastnosti odolnosti voči poškodeniu stanovené touto testovacou metódou sú vysoko závislé od rôznych faktorov, ako je geometria vzorky, vrstvenie, geometria nárazu, hmotnosť nárazu, sila nárazu, energia nárazu a okrajové podmienky. Výsledky preto vo všeobecnosti nie sú škálovateľné pre iné konfigurácie a sú špecifické pre kombináciu testovaných geometrických a fyzikálnych podmienok.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce pojmy a definície:

• Hĺbka zárezu sa vzťahuje na zostávajúcu hĺbku priehlbiny vytvorenej nárazovým telesom po náraze. Hĺbka zárezu sa definuje ako maximálna vzdialenosť v smere kolmom na plochu vzorky od najnižšieho bodu zárezu k rovine nárazového povrchu, ktorá nie je zárezom narušená.
• Nominálna hodnota je hodnota priradená merateľnej vlastnosti za účelom pohodlnej identifikácie, ktorá existuje iba v názve. Tolerancie sa môžu použiť na nominálnu hodnotu, aby sa definoval prijateľný rozsah pre daný prvok.
• Súradnicový systém materského materiálu je súradnicový systém, ktorého osi sú kolmé na roviny symetrie špecifické pre daný materiál.
• Zaznamenaná kontaktná sila je sila pôsobiaca na vzorku nárazovým telesom počas nárazu, zaznamenaná silomerom.
• Referenčný súradnicový systém je súradnicový systém pre laminované kompozity používaný na definovanie orientácie vrstiev.
• Úderový hrot je časť alebo komponent úderového nástroja, ktorý sa počas nárazu ako prvý dostane do kontaktu so skúšobnou vzorkou.

Skúška nárazom pádom závažia sa vykonáva s použitím vyváženej, symetrickej laminovanej dosky. Poškodenie je spôsobené koncentrovaným nárazom mimo roviny (kolmo na rovinu laminátu) pomocou závažia s pologuľovitým hrotom. Odolnosť voči poškodeniu sa určuje kvantitatívne z hľadiska rozsahu a typu poškodenia, ku ktorému dochádza vo vzorke. Reakcia na poškodenie je funkciou konfigurácie testu, porovnania medzi materiálmi nie je možné robiť, pokiaľ sa nepoužijú rovnaké konfigurácie testu, testovacie podmienky a podobné podmienky.

Na zaznamenávanie rýchlosti nárazu a aplikovanej kontaktnej sily v porovnaní s údajmi časového priebehu sú k dispozícii voliteľné postupy. Preferované stavy poškodenia vyplývajúce z nárazu sa nachádzajú v strede dosky, dostatočne ďaleko od okrajov dosky, aby lokálne stavy napätia na okrajoch a v mieste nárazu neinteragovali počas udalosti vzniku poškodenia.

Náchylnosť na poškodenie v dôsledku koncentrovaných nárazových síl mimo roviny je jedným z hlavných konštrukčných problémov mnohých konštrukcií vyrobených z pokročilých kompozitných laminátov. Znalosť vlastností odolnosti laminovanej kompozitnej dosky voči poškodeniu je užitočná pre vývoj produktov a výber materiálu.

Skúška nárazom závažia môže slúžiť na tieto účely:

• Kvantifikovať vplyvy postupnosti stohovania, povrchovej úpravy vlákien, zmien objemového podielu vlákien a premenných spracovania a prostredia na odolnosť daného kompozitného laminátu voči poškodeniu koncentrovanou nárazovou silou alebo energiou padajúcej hmotnosti.
• Kvantitatívne porovnať relatívne hodnoty parametrov odolnosti voči poškodeniu pre kompozitné materiály s rôznymi komponentmi. Parametre odozvy na poškodenie môžu zahŕňať hĺbku stlačenia, rozmery poškodenia a umiestnenie cez hrúbku, krivku závislosti sily od času.
• Poškodiť vzorku pri následných skúškach tolerancie poškodenia (napr. štandardná skúšobná metóda ASTM D7137/D7137M).

Vlastnosti získané pomocou tejto testovacej metódy môžu poskytnúť návod na očakávanú odolnosť voči poškodeniu.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM D7136/D7136M-12 Štandardná testovacia metóda na meranie odolnosti polymérneho kompozitu vystuženého vláknami proti poškodeniu pri náraze padajúcej hmotnosti“.