ASTM D6641/D6641M Tính chất nén của vật liệu composite nền polyme

Tiêu chuẩn "Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D6641/D6641M về tính chất nén của vật liệu composite nền polyme sử dụng thiết bị thử nghiệm nén kết hợp (CLC)" do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) phát triển mô tả các tính chất cường độ nén và độ cứng của vật liệu composite nền polyme sử dụng thiết bị thử nghiệm nén kết hợp (CLC). Phương pháp thử nghiệm này áp dụng cho các vật liệu composite thông thường cân bằng và đối xứng.

Mẫu có thể không có gờ (Phương pháp A) hoặc có gờ (Phương pháp B), tùy theo yêu cầu. Yêu cầu để thử nghiệm thành công là các đầu mẫu không bị dập trong quá trình thử nghiệm. Mẫu không có gờ thường phù hợp để sử dụng với các vật liệu có độ trực hướng thấp, chẳng hạn như vải, vật liệu composite sợi cắt nhỏ và vật liệu nhiều lớp với độ chồng lớp tối đa 50% góc 0 độ hoặc tương đương. Các vật liệu có độ trực hướng cao hơn, bao gồm cả vật liệu composite đơn hướng, thường yêu cầu gờ.

Lực nén được truyền vào mẫu bằng cách kết hợp tải trọng đầu và tải trọng cắt. Để so sánh, phương pháp thử nghiệm được mô tả trong ASTM D3410/D3410M là phương pháp thử nghiệm nén tải trọng cắt thuần túy, còn ASTM D695 bao gồm phương pháp thử nghiệm tải trọng đầu thuần túy. Có thể thử nghiệm vật liệu composite đơn hướng (hướng lớp 0 độ) và vật liệu composite nhiều hướng, vật liệu composite vải, vật liệu composite sợi cắt nhỏ và các vật liệu tương tự.

Phương pháp thử nghiệm này được thiết kế để tạo ra dữ liệu tính chất nén cho các đặc tính vật liệu, nghiên cứu và phát triển, đảm bảo chất lượng, cũng như thiết kế và phân tích kết cấu. Các mẫu dạng bảng (Quy trình B), thường được sử dụng khi thử nghiệm vật liệu composite đơn hướng, tương tự như phương pháp thử nghiệm nén tải trọng kết hợp (CLC) (tải trọng cắt kết hợp đầu), tiêu chuẩn ASTM D3410/D3410M (tải trọng cắt) và tiêu chuẩn ASTM D695 (tải trọng đầu).

Lợi ích của tải trọng kết hợp trở nên đặc biệt rõ ràng khi thử nghiệm vật liệu có độ bền thấp hơn (Quy trình A), trong đó có thể sử dụng mẫu nén tải trọng kết hợp (CLC) không có tab. Có thể không thể thử nghiệm thành công các mẫu không có tab của cùng vật liệu bằng bất kỳ phương pháp nào trong hai phương pháp còn lại. Khi thử nghiệm các tấm ép cụ thể, dữ liệu nén tải trọng kết hợp (CLC) thường được sử dụng để suy ra độ bền lớp 0 độ, và lý thuyết cán mỏng được sử dụng để tính toán độ bền lớp ép đơn hướng 0 độ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nén bao gồm: loại vật liệu, phương pháp chuẩn bị và đặt vật liệu, thứ tự xếp chồng mẫu, chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu, môi trường thử nghiệm, tốc độ thử nghiệm, thời gian ở nhiệt độ, hàm lượng lỗ rỗng và phần trăm thể tích cốt thép. Các đặc tính composite theo hướng thử nghiệm có thể thu được từ phương pháp thử nghiệm này bao gồm:

cường độ nén cuối cùng
ứng suất nén cuối cùng
Mô đun đàn hồi nén (tuyến tính hoặc dây cung)
Tỷ số Poisson trong áp suất

Trong tiêu chuẩn ASTM D6641, Phương pháp A và Phương pháp B đề cập đến hai quy trình khác nhau để đo các đặc tính nén của vật liệu composite, tùy thuộc vào cách đo biến dạng:

Phương pháp A: Đo biến dạng (bằng cảm biến biến dạng hoặc máy đo độ giãn dài): Biến dạng được đo bằng cảm biến biến dạng hoặc máy đo độ giãn dài áp trực tiếp lên mẫu thử. Phương pháp này cho phép xác định mô đun nén (E), hệ số Poisson và hành vi ứng suất-biến dạng, ngoài cường độ nén. Cảm biến biến dạng dọc trục hoặc máy đo độ giãn dài được sử dụng trong các thử nghiệm này. Các phép đo biến dạng ngang được thực hiện tùy chọn để xác định hệ số Poisson. Ưu điểm của phương pháp này, cung cấp độ chính xác cao trong việc xác định mô đun và đường cong ứng suất-biến dạng hoàn chỉnh.
Phương pháp B: Chỉ đo cường độ nén (không đo lực kéo): Chỉ đo cường độ nén; không sử dụng máy đo biến dạng hay máy đo độ giãn dài. Phương pháp này độc đáo ở chỗ nó chỉ được sử dụng khi cần đo cường độ nén cực đại. Trong các thử nghiệm này, chỉ đo tải trọng (thông qua cảm biến lực trên máy thử). Ưu điểm của phương pháp này là thiết lập đơn giản hơn, nhanh hơn và tiết kiệm hơn khi không yêu cầu dữ liệu về lực kéo.

Tỷ số Poisson thể hiện tỷ lệ giữa độ giảm kích thước ngang theo tỷ lệ với độ tăng chiều dài theo tỷ lệ trong một mẫu vật liệu chịu ứng suất đàn hồi. Tỷ số Poisson là một hằng số thiết yếu trong các phân tích để xác định các đặc tính kéo và độ võng của vật liệu (nhựa hoặc kim loại).

Phương pháp A cung cấp đặc tính cơ học đầy đủ, trong khi Phương pháp B cung cấp đánh giá độ bền nhanh chóng.

Nén tải kết hợp (CLC) đề cập đến phương pháp áp dụng lực nén vào mẫu thử bằng cách kết hợp:

Tải trọng cuối (nén trục trực tiếp từ các đầu)
Tải trọng cắt (lực truyền từ bề mặt mẫu vật thông qua tương tác cắt-kẹp)

Kỹ thuật này được sử dụng để xác định tính chất nén của vật liệu composite nền polyme gia cường sợi theo tiêu chuẩn ASTM D6641.

Kiểm tra nén vật liệu composite có thể gặp vấn đề khi:

Sự uốn cong của các mẫu mỏng
Nghiền nát tại các điểm vào tải (đầu)
Tải trượt hoặc không đều trong các hệ thống dựa trên khả năng giữ

Phương pháp tải kết hợp giải quyết những vấn đề này bằng cách phân bổ tải:

Tải trọng cuối cung cấp lực nén dọc trục
Tải trọng cắt giúp truyền tải trơn tru qua các tay cầm bên

Lợi ích của nén tải kết hợp bao gồm:

Giảm thiểu hiện tượng cong vênh Euler (đặc biệt là trong các mẫu mỏng)
Giảm thiểu tình trạng đè ép cục bộ ở tay cầm hoặc đầu
Cung cấp phép đo chính xác cả cường độ và mô đun
Có thể chứa các tấm ép đơn hướng và đa hướng
Cung cấp kết quả nhất quán và có thể lặp lại

Kết hợp các ưu điểm của cắt và tải đầu

Tổ chức của chúng tôi, với nhiều năm kinh nghiệm hỗ trợ các doanh nghiệp trên mọi lĩnh vực thông qua nhiều hoạt động thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá, sở hữu một đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo sát sự phát triển khoa học công nghệ toàn cầu và không ngừng cải tiến. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo "Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D6641/D6641M về tính chất nén của vật liệu composite nền polyme sử dụng thiết bị thử nghiệm nén tải kết hợp (CLC)".