Tiêu chuẩn EN ISO 14130 Vật liệu composite nhựa gia cường sợi - Xác định cường độ cắt giữa các lớp biểu kiến ​​bằng phương pháp dầm ngắn

Tiêu chuẩn EN ISO 14130 Vật liệu composite nhựa gia cường sợi - Xác định cường độ cắt giữa các lớp biểu kiến ​​bằng phương pháp dầm ngắn

Tiêu chuẩn “EN ISO 14130 Vật liệu composite nhựa gia cường sợi - Xác định độ bền cắt giữa các lớp bằng phương pháp dầm ngắn”, được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và sau đó được công bố như một tiêu chuẩn châu Âu trong phạm vi nỗ lực hài hòa hóa, mô tả quy trình xác định độ bền cắt giữa các lớp của vật liệu composite nhựa gia cường sợi bằng phương pháp dầm ngắn. Phương pháp này thích hợp để sử dụng trong vật liệu composite nhựa gia cường sợi với chất nền nhiệt rắn hoặc nhiệt dẻo, miễn là đạt được sự gãy do cắt giữa các lớp.

Tiêu chuẩn EN ISO 14130 Vật liệu composite nhựa gia cường sợi - Xác định cường độ cắt giữa các lớp biểu kiến ​​bằng phương pháp dầm ngắn

Khi sử dụng các vật liệu khác ngoài vật liệu nhiều lớp không đối xứng và không cân bằng, kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như độ giãn dài/uốn cong và độ xoắn. ​​Phương pháp này không phù hợp để xác định các thông số thiết kế, nhưng có thể được sử dụng để sàng lọc vật liệu hoặc như một thử nghiệm kiểm soát chất lượng.

Về nguyên tắc, thanh có tiết diện hình chữ nhật chịu uốn như một dầm đơn giản, dẫn đến gãy do lực cắt giữa các lớp. Thanh được đặt trên hai giá đỡ, và tải trọng được tác dụng thông qua một phần tử chịu tải nằm ở giữa hai giá đỡ.

Thử nghiệm này có bản chất tương tự như phương pháp tải ba điểm (tiêu chuẩn ISO 14125) được sử dụng để xác định các đặc tính uốn của nhựa. Tuy nhiên, tỷ lệ chiều dài thử nghiệm/độ dày mẫu nhỏ hơn được áp dụng để tăng mức độ ứng suất cắt so với ứng suất uốn trong mẫu thử nhằm thúc đẩy sự nứt gãy do cắt giữa các lớp.

Cần nhấn mạnh rằng kết quả thu được không phải là giá trị tuyệt đối. Do đó, thuật ngữ "cường độ cắt giữa các lớp biểu kiến" được sử dụng để mô tả đại lượng đo được. Kết quả thử nghiệm thu được từ các mẫu có kích thước khác nhau hoặc các mẫu được thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau không thể so sánh trực tiếp.

Tiêu chuẩn EN ISO 14130 thuộc một loạt các phương pháp thử nghiệm đối với vật liệu composite nhựa gia cường sợi được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải, năng lượng gió và thiết bị thể thao.

Tiêu chuẩn này định nghĩa một quy trình chuẩn hóa để xác định cường độ cắt giữa các lớp (cường độ cắt giữa các lớp) của vật liệu composite nhựa gia cường sợi bằng phương pháp thử nghiệm cắt dầm ngắn (còn được gọi là phương pháp dầm ngắn hoặc thử nghiệm uốn ba điểm nhịp ngắn).

Thử nghiệm này tạo ra ứng suất cắt bằng cách tác dụng tải trọng theo cấu hình uốn ba điểm với khe hở đỡ ngắn có chủ ý giữa các lớp (vật liệu nhiều lớp) của vật liệu composite. Cấu hình này thúc đẩy sự gãy vỡ do lực cắt giữa các lớp hơn là do uốn (xoắn) hoặc nén các sợi bên ngoài.

Các đặc điểm chính của phương pháp này như sau:

  • Nguyên lý: Một mẫu thử hình chữ nhật nhỏ (cắt từ tấm thép nhiều lớp) được đặt trên hai giá đỡ và chịu tải trọng ở đầu giữa cho đến khi bị gãy.
  • Hình dạng mẫu: Tỷ lệ chiều dài/độ dày điển hình thấp (khoảng 4:1 đến 5:1), giúp tối đa hóa ứng suất cắt so với ứng suất uốn.
  • Vật liệu áp dụng: Nhựa gia cường sợi với chất nền nhiệt rắn hoặc nhiệt dẻo (ví dụ: sợi thủy tinh/epoxy, sợi carbon/epoxy, vật liệu composite aramid).
  • Giá trị tính toán: Cường độ chịu cắt giữa các lớp được tính bằng công thức được đưa ra trong tiêu chuẩn (đây là phương pháp lý thuyết dầm cổ điển để tính ứng suất cắt tối đa trong một dầm ngắn).
  • Lưu ý quan trọng: Giá trị thu được được gọi là cường độ cắt liên lớp biểu kiến ​​vì sự phân bố ứng suất không hoàn toàn là ứng suất cắt thuần túy (cũng có một số ứng suất uốn). Do đó, kết quả này không dùng cho giấy phép thiết kế cuối cùng hoặc tính toán kết cấu. Thay vào đó, chúng rất hữu ích cho:
  • Sàng lọc và so sánh vật liệu
  • Kiểm soát chất lượng trong suốt quá trình sản xuất.
  • Giám sát tính nhất quán giữa các bên.
  • Đánh giá tác động của quá trình chế biến, điều kiện môi trường hoặc hư hỏng.

Cấu hình thử nghiệm như sau:

  • Máy thử nghiệm đa năng với bộ gá uốn ba điểm (đường kính xi lanh cụ thể được xác định cho các điểm đỡ và đầu chịu tải).
  • Đo lường chính xác kích thước mẫu, tốc độ tải và điều kiện môi trường.
  • Cần kiểm tra kiểu hỏng: kết quả hợp lệ phải cho thấy sự hỏng do lực cắt giữa các lớp (tách lớp) thay vì bị nghiền nát, hỏng do lực kéo ở lớp dưới hoặc bị uốn cong.

Các tiêu chuẩn có liên quan chặt chẽ đến tiêu chuẩn này bao gồm:

  • Tiêu chuẩn ASTM D2344/D2344M là phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định độ bền uốn ngắn của vật liệu composite nền polymer và vật liệu nhiều lớp.
  • Tiêu chuẩn ISO 14125 Vật liệu composite nhựa gia cường sợi - Xác định các đặc tính uốn.
  • Tiêu chuẩn EN 2562 Hàng không - Nhựa gia cường sợi carbon - Vật liệu nhiều lớp một chiều - Thử nghiệm uốn song song với hướng sợi.
  • Tiêu chuẩn EN 2563 ngành hàng không vũ trụ - Nhựa gia cường sợi carbon - Vật liệu nhiều lớp một chiều - Xác định độ bền cắt giữa các lớp.

Thử nghiệm này vẫn là một trong những phương pháp phổ biến và tiết kiệm chi phí nhất để đánh giá hiệu suất lớp xen kẽ (xuyên suốt chiều dày) của vật liệu composite nhiều lớp, đặc biệt là phục vụ mục đích đảm bảo chất lượng.

Tóm lại, EN ISO 14130 là một tiêu chuẩn quốc tế quy định phương pháp xác định độ bền cắt giữa các lớp của vật liệu composite nhựa gia cường sợi bằng phương pháp thử cắt dầm ngắn. Tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và vật liệu composite kết cấu để đánh giá chất lượng liên kết giữa các lớp vật liệu composite.

Mục đích chính của tiêu chuẩn EN ISO 14130 là đo lường khả năng chống lại sự phá hủy do lực cắt giữa các lớp của vật liệu composite nhiều lớp. Trong vật liệu composite gia cường bằng sợi, sự phá hủy thường xảy ra giữa các lớp (tách lớp), chứ không phải ở chính các sợi. Thử nghiệm này cung cấp một phương pháp nhanh chóng để đánh giá:

  • độ bền liên kết giữa các lớp
  • Chất lượng sản xuất ván ép
  • Ảnh hưởng của hệ thống nhựa
  • Tác động của các lỗi sản xuất

Do mẫu thử tương đối nhỏ, phương pháp này hữu ích cho việc kiểm soát chất lượng và so sánh vật liệu.

Tiêu chuẩn này sử dụng cấu hình uốn ba điểm với chiều dài nhịp rất ngắn. Khi dầm chịu tải, sự phân bố ứng suất gây ra ứng suất cắt cao giữa các lớp vật liệu composite, dẫn đến gãy do lực cắt giữa các lớp trước khi xảy ra gãy do uốn thông thường.

Tiêu chuẩn EN ISO 14130 được sử dụng rộng rãi trong việc đánh giá các yếu tố sau:

  • Vật liệu composite sợi carbon
  • Nhựa gia cường sợi thủy tinh
  • Vật liệu composite sợi aramid
  • Vật liệu composite nhiều lớp nhiệt rắn và nhiệt dẻo

Các lĩnh vực ứng dụng phổ biến:

  • Cấu trúc hàng không
  • Các bộ phận composite trong ngành ô tô
  • cánh quạt tuabin gió
  • Cấu trúc composite hàng hải
  • thiết bị thể thao

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 EN ISO 14130.

WhatsApp