ASTM D6641/D6641M Kompressionsegenskaper hos polymermatriskompositmaterial

Standarden "ASTM D6641/D6641M Standard Test Method for Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Materials Using a Combined Load-Compression (CLC) Test Fixture" utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver tryckhållfasthets- och hårdhetsegenskaperna hos polymermatriskompositmaterial med hjälp av en kombinerad belastnings-kompressions- (CLC) testfixtur. Denna testmetod är tillämplig på generella kompositer som är balanserade och symmetriska.

Provet kan vara utan flikar (metod A) eller med flikar (metod B), beroende på vad som krävs. Ett krav för lyckad testning är att provets ändar inte krossas under testningen. Prover utan flikar är generellt lämpliga för användning med material med låg ortotropi, såsom tyger, kompositer av hackade fibrer och laminat med maximalt 50 procent 0-graders laminering eller motsvarande. Material med högre ortotropi, inklusive enkelriktade kompositer, kräver generellt flikar.

Tryckkraft introduceras i provet genom kombinerad änd- och skjuvbelastning. Som jämförelse är testmetoden som beskrivs i ASTM D3410/D3410M en ren skjuvbelastningskompressionstestmetod, och ASTM D695 inkluderar en ren ändbelastningstestmetod. Unidirektionella (0-graders lagerorientering) kompositer och multidirektionella kompositlaminat, tygkompositer, hackade fiberkompositer och liknande material kan testas.

Denna testmetod är utformad för att producera data om tryckegenskaper för materialegenskaper, forskning och utveckling, kvalitetssäkring samt strukturell design och analys. Tabellformade prover (procedur B), som vanligtvis används vid testning av enkelriktade kompositer, liknar testmetoden för kombinerad belastningskompression (CLC) (kombinerad skjuvändbelastning), ASTM D3410/D3410M-standarden (skjuvbelastning) och ASTM D695-standarden (ändbelastning).

Fördelarna med kombinerad belastning blir särskilt tydliga vid testning av material med lägre hållfasthet (Procedur A), där kombinerade belastningskompressionsprover (CLC) utan flik kan användas. Det är eventuellt inte möjligt att framgångsrikt testa icke-flikiga prover av samma material med någon av de andra två metoderna. Vid testning av specifika laminat används ofta data för kombinerad belastningskompression (CLC) för att härleda 0-graders skikthållfasthet, och lamineringsteori används för att beräkna 0-graders enkelriktad laminathållfasthet.

Faktorer som påverkar tryckresponsen inkluderar: materialtyp, materialberedning och placeringsmetoder, provstaplningsordning, provberedning, provkonditionering, testmiljö, testhastighet, tid vid temperatur, porinnehåll och volymprocent armering. Kompositegenskaper i testriktningen som kan erhållas från denna testmetod inkluderar:

ultimat tryckhållfasthet
ultimat tryckstress
Kompressiv (linjär eller korda) elasticitetsmodul
Poissons förhållande i tryck

I ASTM D6641-standarden hänvisar metod A och metod B till två olika procedurer för att mäta tryckegenskaper hos kompositmaterial, beroende på hur töjning mäts:

Metod A: Töjningsmätning (med töjningsgivare eller extensometrar): Töjningen mäts med hjälp av töjningsgivare eller en extensometer som appliceras direkt på provbiten. Denna metod möjliggör bestämning av tryckmodul (E), Poissons förhållande och spännings-töjningsbeteende utöver tryckhållfasthet. Axiella töjningsgivare eller extensometrar används i dessa tester. Tvärgående töjningsmätningar utförs valfritt för att bestämma Poissons förhållande. Fördelar med denna metod, ger hög noggrannhet vid modulbestämning och en komplett spänning-töjningskurva.
Metod B: Endast hållfasthet (ingen spänningsmätning): Endast tryckhållfasthet mäts; inga töjningsgivare eller extensometrar används. Denna metod är unik genom att den endast används när maximal tryckhållfasthet behövs. I dessa tester mäts endast last (via en lastcell på testmaskinen). Fördelarna med denna metod är dess enklare installation och dess snabbare och billigare natur när spänningsdata inte krävs.

Poissons förhållande uttrycker förhållandet mellan den proportionella minskningen av sidodimensionen och den proportionella ökningen av längden i ett elastiskt belastat materialprov. Poissons förhållande är en viktig konstant i analyser för att bestämma draghållfasthets- och nedböjningsegenskaperna hos material (plaster eller metaller).

Metod A ger fullständig mekanisk karakterisering, medan metod B ger snabb hållfasthetsbedömning.

Kombinerad belastningskompression (CLC) avser metoden att applicera tryckkraft på ett testprov med hjälp av en kombination av:

Ändbelastning (direkt axiell kompression från ändarna)
Skjuvbelastning (kraft som överförs från provets ytor genom skjuv-grepp-interaktion)

Denna teknik används för att bestämma kompressionsegenskaperna hos fiberförstärkta polymermatriskompositer i ASTM D6641-standarden.

Kompressionstestning av kompositer kan vara problematiskt när:

Buckling av tunna prover
Krossning vid lastingångar (ändar)
Glidning eller ojämn belastning i stödsystem

Den kombinerade lastmetoden åtgärdar dessa problem genom att fördela lasten:

Ändbelastning ger axiell tryckkraft
Skjuvbelastning hjälper till att överföra lasten smidigt genom sidogreppen

Fördelarna med kombinerad lastkomprimering inkluderar:

Minimerar Euler-buckling (särskilt i tunna prover)
Minskar lokal klämning på handtag eller spetsar
Ger noggrann mätning av både hållfasthet och modul
Kan hantera enkelriktade och flerriktade laminat
Ger konsekventa och repeterbara resultat

Kombinerar fördelarna med skärning och ändbelastning

Vår organisation, som i åratal har stöttat företag inom alla sektorer genom ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsaktiviteter, har ett starkt team av medarbetare som noggrant följer den globala utvecklingen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med "ASTM D6641/D6641M Standard Test Method for Compression Properties of Polymer Matrix Composite Materials Using the Combined Load Compression (CLC) Test Fixture".