Tiêu chuẩn DIN 53292 Thử nghiệm kết cấu dạng sandwich - Thử nghiệm kéo vuông góc với bề mặt

Tiêu chuẩn DIN 53292 Thử nghiệm kết cấu dạng sandwich - Thử nghiệm kéo vuông góc với bề mặt

Tiêu chuẩn “DIN 53292 Thử nghiệm cấu trúc dạng sandwich - Thử nghiệm kéo vuông góc với bề mặt”, do Viện Tiêu chuẩn hóa Đức (DIN) ban hành, mô tả phương pháp xác định độ bền kéo và hành vi biến dạng của cấu trúc dạng sandwich (tấm sandwich hoặc vật liệu composite) khi chịu tải trọng kéo vuông góc với các lớp bề mặt của chúng (tức là thử nghiệm kéo trên mặt phẳng hoặc theo chiều dày).

Tiêu chuẩn DIN 53292 Thử nghiệm kết cấu dạng sandwich - Thử nghiệm kéo vuông góc với bề mặt

Cấu trúc dạng bánh sandwich bao gồm hai lớp bề mặt mỏng, chắc chắn (vỏ) được liên kết với nhau bằng một lớp vật liệu lõi dày hơn, nhẹ hơn. Một số ví dụ phổ biến bao gồm:

  • Lõi tổ ong (nhôm, giấy)
  • Lõi xốp (như polyurethane, polyvinyl clorua (PVC), polyetylen terephthalate (PET))
  • Được sử dụng trong ngành hàng không (sàn máy bay, cánh máy bay, vòm radar), vận tải (tàu hỏa, xe tải, xe buýt), xây dựng (tấm cách nhiệt, mặt tiền), ứng dụng hàng hải và năng lượng gió (các bộ phận cánh).

Các bề mặt cung cấp độ cứng và độ bền, trong khi lõi cung cấp độ dày để chống uốn cong với trọng lượng tối thiểu.

Phương pháp thử nghiệm được mô tả trong tiêu chuẩn DIN 53292 đánh giá các yếu tố sau:

  • Độ bền liên kết kéo (độ bám dính) giữa lớp lõi và lớp bề mặt.
  • Độ bền kéo của vật liệu lõi theo hướng độ dày.
  • Các kiểu hỏng hóc chung (hỏng hóc do đứt gãy bên trong lõi, hỏng hóc do đứt gãy tại đường liên kết, hoặc hỏng hóc ở lớp bề mặt).
  • Hành vi ứng suất-biến dạng hoặc tải trọng-biến dạng dưới tác dụng của tải trọng kéo thẳng đứng.

Điều này rất quan trọng vì trong các ứng dụng thực tế, các tấm sandwich thường phải chịu ứng suất kéo vuông góc (ngoài mặt phẳng) do sự chênh lệch áp suất, giãn nở nhiệt, ứng suất bóc tách do uốn cong hoặc lực kéo trực tiếp.

Các yếu tố cơ bản của phương pháp này như sau:

  • Hình dạng mẫu: Các mẫu phẳng, thường là hình vuông hoặc hình tròn, với diện tích xác định (thường là 50 mm x 50 mm hoặc tương tự), được cắt từ các tấm composite dạng sandwich.
  • Chuẩn bị: Dán các khối chịu tải (tấm kim loại hoặc vật cố định) vào cả hai lớp bề mặt bằng chất kết dính cường độ cao để tạo tải trọng kéo đều.
  • Tải trọng: Lực kéo tác dụng vuông góc với bề mặt tiếp tục được duy trì cho đến khi xảy ra gãy vỡ.
  • Đo lường: Ghi lại tải trọng tối đa, ứng suất gãy (lực chia cho diện tích chịu tải), và nói chung là độ giãn dài hoặc độ dịch chuyển.
  • Công thức tính: Độ bền kéo = Lực phá vỡ / Diện tích thử nghiệm.
  • Phân tích lỗi: Ghi lại vị trí và cách thức mẫu bị lỗi.

Theo tiêu chuẩn DIN 53292, trên thị trường hiện có bán các loại giá đỡ thử nghiệm đặc biệt gọi là giá đỡ kéo phẳng hoặc giá đỡ liên kết kéo. Các giá đỡ này đảm bảo sự căn chỉnh chính xác và phân bố ứng suất đồng đều.

Tiêu chuẩn DIN 53292 thuộc về một nhóm các tiêu chuẩn thử nghiệm cấu trúc sandwich khá lỗi thời:

  • Thử nghiệm nén theo tiêu chuẩn DIN 53291
  • Thử nghiệm uốn DIN 53293
  • Tiêu chuẩn DIN 53294 Đặc tính cắt của vật liệu lõi dạng sandwich.
  • Tiêu chuẩn DIN 53295 Khả năng chống bong tróc (thử nghiệm bong tróc bằng trống quay)

Trên phạm vi quốc tế, tiêu chuẩn tương tự và được sử dụng rộng rãi nhất là "Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM C297 về độ bền kéo phẳng của cấu trúc dạng sandwich".

Mặc dù nhiều thử nghiệm sandwich hiện đại của châu Âu và quốc tế hiện nay tham chiếu đến các tiêu chuẩn EN hoặc ISO, tiêu chuẩn DIN 53292 vẫn tiếp tục được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong các thông số kỹ thuật cũ hơn và các lĩnh vực cụ thể.

Tóm lại, tiêu chuẩn DIN 53292 quy định các phương pháp thử nghiệm cơ học đối với cấu trúc dạng sandwich, là vật liệu composite được tạo thành bằng cách liên kết hai lớp bề mặt mỏng, chắc chắn với một lõi nhẹ. Các cấu trúc này được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và xây dựng nhờ tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.

Tiêu chuẩn này tập trung vào việc đánh giá hiệu suất cơ học, độ bền và độ cứng của các tấm sandwich dưới các điều kiện tải trọng khác nhau.

Tiêu chuẩn DIN 53292 quy định các quy trình cho nhiều đặc tính cơ học cơ bản khác nhau:

  • Thử nghiệm uốn: Xác định độ bền uốn và độ cứng của tấm composite dạng sandwich. Thường bao gồm các thử nghiệm uốn ba điểm hoặc bốn điểm. Các phép đo cơ bản bao gồm:
  • Ứng suất uốn tối đa
  • mô đun uốn
  • Chế độ hỏng hóc (hỏng lớp bề mặt so với hỏng lõi)
  • Thử nghiệm cắt: Đo cường độ cắt và mô đun cắt của lõi. Các phương pháp phổ biến bao gồm:
  • Thử nghiệm cắt dầm ngắn
  • Kiểm tra khối cắt lõi
  • Thử nghiệm nén: Đánh giá độ bền nén của lớp bề mặt và lõi. Thường được thực hiện bằng cách nén phẳng (theo chiều dày) hoặc nén cạnh (theo mặt phẳng tấm).
  • Thử nghiệm bong tróc hoặc tách lớp: Đánh giá độ bền bám dính giữa các lớp bề mặt và lõi. Xác định sự bong tróc hoặc tách lớp trong điều kiện được kiểm soát.

Trong quá trình chuẩn bị mẫu, các tấm phải được cắt theo kích thước quy định cho thử nghiệm. Các cạnh phải nhẵn và không có khuyết điểm để tránh hư hỏng sớm. Các giá đỡ và khung gắn phải giảm thiểu sự tập trung ứng suất.

Do vật liệu dạng sandwich nhạy cảm với độ ẩm và nhiệt độ trong điều kiện thử nghiệm, nên các thử nghiệm được thực hiện trong điều kiện môi trường được kiểm soát (nhiệt độ và độ ẩm). Tốc độ tác dụng tải được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo tính lặp lại. Độ võng, lực và kiểu hỏng được ghi lại để phân tích.

Khi báo cáo kết quả, tiêu chuẩn này quy định rằng kết quả cần bao gồm những điều sau:

  • Mô tả vật liệu (loại lõi và tấm bề ​​mặt)
  • Độ dày và mật độ của tấm
  • Chi tiết thiết lập thử nghiệm (khoảng cách, loại giá đỡ, tốc độ tải)
  • Các đặc tính cơ học đo được (độ bền, mô đun đàn hồi)
  • Các chế độ lỗi được quan sát

Các ứng dụng chính của tiêu chuẩn DIN 53292 như sau:

  • Hàng không: Tấm cánh, các bộ phận thân máy bay
  • Ô tô: Tấm thân xe trọng lượng nhẹ
  • Cấu trúc: Tấm panel dạng sandwich dùng cho mặt tiền hoặc mái nhà.
  • Hàng hải: Thân tàu và boong tàu

Tiêu chuẩn DIN 53292 bổ sung cho các tiêu chuẩn thử nghiệm cấu kiện dạng sandwich khác như ASTM C273/C393 và ISO 14125, nhưng tập trung cụ thể vào các quy trình được tối ưu hóa cho các ứng dụng kỹ thuật của Đức.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn DIN 53292.

WhatsApp