Phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D5379/D5379M-19 về đặc tính cắt của vật liệu composite bằng phương pháp chùm chữ V

Tiêu chuẩn “ASTM D5379/D5379M-19 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tính chất cắt của vật liệu composite bằng phương pháp dầm có rãnh chữ V” , do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) phát triển , mô tả một phương pháp thử nghiệm bao gồm các tính chất cắt của vật liệu composite được gia cường bằng sợi có mô đun cao. Các vật liệu composite được giới hạn ở các vật liệu composite được gia cường bằng sợi liên tục hoặc sợi ngắn ở các dạng vật liệu sau:

Các tấm mỏng bao gồm các lớp chỉ có sợi đơn hướng và có hướng sợi song song hoặc vuông góc với trục tải.
Các tấm mỏng chỉ bao gồm các tấm vải sợi dệt có hướng dọc song song hoặc vuông góc với trục tải.
Các tấm mỏng chỉ bao gồm các tấm dạng sợi đơn hướng và chứa số lượng bằng nhau các lớp được định hướng ở góc 0 và 90 độ trong một dãy xếp chồng đối xứng và cân bằng, với hướng 0 độ được định hướng song song hoặc vuông góc với trục tải.
Composite cốt sợi ngắn trong đó phần lớn các sợi được phân bố ngẫu nhiên.

Khái niệm thử nghiệm cắt này ban đầu được phát triển mà không cần tham khảo đến định hướng sợi để sử dụng trên các vật liệu đẳng hướng như kim loại hoặc gốm sứ.

Tiêu chuẩn “ ASTM D3878-23 Thuật ngữ tiêu chuẩn cho vật liệu composite” định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến sợi có mô đun đàn hồi cao và các vật liệu composite của chúng. Tiêu chuẩn “ASTM D883-22 Thuật ngữ tiêu chuẩn cho chất dẻo” định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến chất dẻo. Tiêu chuẩn “ASTM E6-23a Thuật ngữ tiêu chuẩn cho các phương pháp thử nghiệm cơ học” định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến thử nghiệm cơ học. Tiêu chuẩn “ASTM E456-13 Thuật ngữ tiêu chuẩn cho chất lượng và thống kê” định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến thống kê. Trong trường hợp có bất kỳ sự xung đột nào giữa các thuật ngữ, ASTM D3878-23 sẽ được ưu tiên hơn các tiêu chuẩn khác. Hơn nữa, các thuật ngữ và định nghĩa cụ thể của tiêu chuẩn này sau đây cũng có giá trị:

Cắt trong mặt phẳng là bất kỳ tính năng cắt nào mô tả phản ứng do lực cắt hoặc biến dạng tác dụng lên 1-2 mặt phẳng vật liệu.
Cắt xen kẽ là bất kỳ đặc tính cắt nào mô tả phản ứng do lực cắt hoặc biến dạng tác dụng lên các mặt phẳng vật liệu 1-3 hoặc 2-3.
Hệ tọa độ vật liệu là hệ tọa độ Descartes xác định hệ tọa độ vật liệu chính, sử dụng 1, 2 và 3 cho các trục như trong hình được đưa ra trong tiêu chuẩn.
Giá trị danh nghĩa là giá trị được ấn định nhằm mục đích xác định chính xác một đặc tính có thể đo lường được chỉ tồn tại dưới dạng tên. Dung sai có thể được áp dụng cho một giá trị danh nghĩa để xác định phạm vi chấp nhận được cho đối tượng địa lý.
Độ bền cắt là ứng suất cắt được mang bởi vật liệu tại thời điểm gãy trong điều kiện cắt thuần túy. Không có phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn nào có thể tạo ra điều kiện ứng suất cắt thuần túy hoàn hảo cho mọi vật liệu, nhưng một số phương pháp thử nghiệm có thể gần giống ở mức chấp nhận được đối với một vật liệu cụ thể cho mục đích kỹ thuật cụ thể.

Trong khi thực hiện thử nghiệm, một phiếu vật liệu ở dạng dải phẳng hình chữ nhật với các rãnh chữ V đối xứng ở giữa, được thể hiện dưới dạng sơ đồ trong hình được đưa ra trong tiêu chuẩn, được nạp vào máy thử nghiệm cơ học có thiết bị cố định đặc biệt.

Mẫu được đặt trong vật cố định có rãnh dọc theo đường hiệu ứng tải bằng công cụ căn chỉnh tham chiếu vật cố định. Hai nửa của vật cố định được kẹp bằng máy thử đồng thời theo dõi lực. Sự dịch chuyển tương đối giữa hai nửa vật cố định sẽ tải mẫu có khía. Bằng cách đặt hai phần tử đo biến dạng được định hướng ở giữa mẫu (cách xa các rãnh) và dọc theo trục tải ở góc cộng/trừ 45 độ so với trục tải, có thể đo được phản ứng cắt của vật liệu.

Tải trọng có thể được lý tưởng hóa dưới dạng uốn không đối xứng như thể hiện trong biểu đồ mô men cắt và uốn trong hình. Các rãnh khía ảnh hưởng đến ứng suất cắt dọc theo hướng tải, mang lại sự phân bố đồng đều hơn so với khi không có rãnh khía. Mặc dù mức độ mịn là một hàm của tính trực giao của vật liệu, nhưng kết quả tổng thể tốt nhất thu được với các lớp mỏng loại [1/2]ns khi thử nghiệm trong mặt phẳng 0-90.

Phương pháp thử nghiệm này được thiết kế để tạo ra dữ liệu đặc tính cắt cho các đặc tính vật liệu, nghiên cứu và phát triển, đảm bảo chất lượng cũng như thiết kế và phân tích kết cấu. Tùy thuộc vào hướng của hệ tọa độ vật liệu so với trục tải, có thể đánh giá các đặc tính cắt trong mặt phẳng hoặc giữa các lớp. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cắt và do đó cần phải được báo cáo là: vật liệu, phương pháp chuẩn bị và đặt vật liệu, thứ tự xếp mẫu, chuẩn bị mẫu, điều hòa mẫu, môi trường thử nghiệm, căn chỉnh và độ bám mẫu, tốc độ thử nghiệm, thời gian ở nhiệt độ, hàm lượng rỗng và thể tích tăng cường tỷ lệ phần trăm.

Trong vật liệu dị hướng, có thể thu được các đặc điểm ở bất kỳ mặt nào trong số sáu mặt phẳng cắt có thể có bằng cách định hướng mặt phẳng thử nghiệm của mẫu về phía mặt phẳng vật liệu mong muốn (1-2 hoặc 2-1, 1-3 hoặc 3-1, 2-3 hoặc 3 -2). Chỉ có thể đánh giá một mặt phẳng cắt duy nhất cho bất kỳ mẫu nào. Các tính năng định hướng thử nghiệm có thể thu được từ phương pháp thử nghiệm này bao gồm:

Phản ứng ứng suất/biến dạng
sức mạnh tối thượng
căng thẳng cuối cùng
Mô đun đàn hồi dây cắt

Các thiết bị được sử dụng trong thử nghiệm bao gồm:

Micromet và thước cặp
thiết bị đo góc
thiết bị đo bán kính
Máy kiểm tra (đầu máy kiểm tra, cơ cấu truyền động, máy đo lực, tấm/bộ chuyển đổi, đồ gá)
Thiết bị chỉ báo biến dạng (lựa chọn máy đo biến dạng điện trở được kết nối)
phòng điều hòa
Buồng thử nghiệm môi trường

Trong số rất nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được thực hiện cho các doanh nghiệp thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ chuyên gia được đào tạo và thiết bị công nghệ tiên tiến, đã phát triển phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để cắt các đặc tính của vật liệu composite với tiêu chuẩn ASTM D5379/ D5379M-19 Phương pháp chùm tia khía chữ V Nó cũng cung cấp các dịch vụ thử nghiệm được xác định trong tiêu chuẩn ”.