Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D7136/D7136M-12 để đo khả năng chống hư hỏng của vật liệu composite nền polyme gia cường sợi đối với sự kiện va chạm trọng lượng rơi

Tiêu chuẩn “ASTM D7136/D7136M-12 Phương pháp thử tiêu chuẩn để đo khả năng chống hư hỏng của vật liệu composite nền polyme gia cường sợi khi chịu tác động của trọng lượng rơi” do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) công bố mô tả phương pháp thử để xác định khả năng chống hư hỏng của vật liệu composite nền polyme nhiều lớp đa hướng khi chịu tác động của trọng lượng rơi. Các dạng vật liệu composite được giới hạn ở vật liệu composite ma trận polyme nén sợi liên tục với một loạt các lớp thử nghiệm và độ dày được chấp nhận theo quy định trong tiêu chuẩn này. Hướng dẫn sửa đổi các quy trình này để xác định tính chất chống hư hỏng của cấu trúc dạng bánh sandwich có trong ASTM D7766/D7766M.

Một tấm composite phẳng, hình chữ nhật được chịu tác động mạnh ra khỏi mặt phẳng bằng thiết bị thả trọng lượng có bộ phận va chạm hình bán cầu. Năng lượng tiềm tàng của trọng lượng va chạm, được xác định bởi khối lượng của vật va chạm và chiều cao thả, được chỉ định trước khi thử nghiệm. Thiết bị và quy trình được cung cấp để đo lực tiếp xúc và vận tốc tùy chọn trong quá trình va chạm. Khả năng chống hư hại được xác định về mặt định lượng dựa trên mức độ và loại hư hại xảy ra trên mẫu vật.

Phương pháp thử nghiệm này có thể được sử dụng để sàng lọc vật liệu về khả năng chống hư hỏng hoặc phá hủy mẫu để thử nghiệm khả năng chịu hư hỏng tiếp theo. Khi thử nghiệm tấm chịu va đập theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D7137/D7137M, trình tự thử nghiệm chung thường được gọi là phương pháp nén sau va đập. Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D6264/D6264M theo vết lõm gần tĩnh có thể được sử dụng như một phương pháp thay thế để gây hư hỏng do lực tác động ngoài mặt phẳng và đo các đặc tính chống hư hỏng.

Các đặc tính chống hư hại được thiết lập theo phương pháp thử nghiệm này phụ thuộc rất nhiều vào nhiều yếu tố như hình dạng mẫu, lớp, hình dạng va đập, khối lượng va đập, lực va đập, năng lượng va đập và điều kiện biên giới. Do đó, kết quả thường không thể mở rộng sang các cấu hình khác và phụ thuộc vào sự kết hợp của các điều kiện hình học và vật lý đã được thử nghiệm.

Với mục đích của tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

• Độ sâu vết lõm là độ sâu còn lại của vết lõm do vật va chạm tạo ra sau sự kiện va chạm. Độ sâu của vết khía được xác định là khoảng cách tối đa theo hướng vuông góc với mặt mẫu từ điểm thấp nhất của vết khía đến mặt phẳng của bề mặt bị va đập không bị ảnh hưởng bởi vết khía.
• Giá trị danh nghĩa là giá trị được gán cho một thuộc tính có thể đo lường được nhằm mục đích nhận dạng thuận tiện, chỉ tồn tại trên tên gọi. Có thể áp dụng dung sai cho giá trị danh nghĩa để xác định phạm vi chấp nhận được cho tính năng đó.
• Hệ tọa độ vật liệu gốc là hệ tọa độ có trục vuông góc với các mặt phẳng đối xứng đặc trưng của vật liệu.
• Lực tiếp xúc được ghi lại là lực mà vật va chạm tác dụng vào mẫu vật trong quá trình va chạm, được ghi lại bằng đồng hồ đo lực.
• Hệ tọa độ tham chiếu là hệ tọa độ dành cho vật liệu composite nhiều lớp được sử dụng để xác định hướng lớp.
• Đầu đập là bộ phận hoặc thành phần của dụng cụ đập tiếp xúc đầu tiên với mẫu thử trong quá trình đập.

Thử nghiệm va đập thả trọng lượng được thực hiện bằng cách sử dụng một tấm nhiều lớp cân bằng, đối xứng. Thiệt hại được gây ra bởi một tác động tập trung, ngoài mặt phẳng (vuông góc với mặt phẳng của tấm ép) bằng cách sử dụng một vật nặng có đầu hình bán cầu. Khả năng chống hư hỏng được xác định về mặt định lượng dựa trên mức độ và loại hư hỏng xảy ra trên mẫu vật. Phản ứng hư hỏng là một chức năng của cấu hình thử nghiệm, không thể so sánh giữa các vật liệu trừ khi sử dụng cùng cấu hình thử nghiệm, điều kiện thử nghiệm và điều kiện tương tự.

Có các quy trình tùy chọn để ghi lại vận tốc va chạm và lực tiếp xúc được áp dụng theo dữ liệu lịch sử thời gian. Các trạng thái hư hỏng ưu tiên do va chạm gây ra nằm ở tâm của tấm, đủ xa các cạnh của tấm để các trạng thái ứng suất cục bộ ở các cạnh và tại vị trí va chạm không tương tác trong quá trình tạo ra hư hỏng.

Khả năng dễ bị hư hỏng do lực tác động tập trung ngoài mặt phẳng là một trong những mối quan tâm thiết kế chính của nhiều công trình được xây dựng từ vật liệu composite tiên tiến. Biết được đặc tính chống hư hại của tấm composite nhiều lớp rất hữu ích cho việc phát triển sản phẩm và lựa chọn vật liệu.

Kiểm tra va chạm thả trọng lượng có thể phục vụ các mục đích sau:

• Để định lượng tác động của trình tự xếp chồng, xử lý bề mặt sợi, thay đổi về tỷ lệ thể tích sợi và các biến số về xử lý và môi trường đối với khả năng chống hư hỏng của một tấm composite nhiều lớp nhất định đối với lực tác động hoặc năng lượng rơi tập trung.
• So sánh định lượng giá trị tương đối của các thông số khả năng chống hư hỏng của vật liệu composite có thành phần khác nhau. Các thông số phản ứng hư hỏng có thể bao gồm độ sâu bị đè bẹp, kích thước hư hỏng và vị trí xuyên qua độ dày, đường cong lực-thời gian.
• Để làm hỏng mẫu vật cho các thử nghiệm khả năng chịu hư hỏng tiếp theo (ví dụ: phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D7137/D7137M).

Các tính chất thu được khi sử dụng phương pháp thử nghiệm này có thể cung cấp hướng dẫn về khả năng chống hư hỏng dự kiến.

Tổ chức của chúng tôi, đơn vị đã nỗ lực hỗ trợ các doanh nghiệp trong mọi lĩnh vực bằng nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá đã thực hiện trong nhiều năm, có đội ngũ nhân viên hùng hậu luôn theo sát diễn biến của thế giới trong lĩnh vực khoa học và công nghệ và không ngừng cải thiện. Trong bối cảnh này, các dịch vụ thử nghiệm cũng được cung cấp cho các doanh nghiệp theo tiêu chuẩn “Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D7136/D7136M-12 để đo khả năng chống hư hỏng của vật liệu composite nền polyme gia cường sợi đối với sự kiện va chạm có trọng lượng rơi”.