Composites de plastiques renforcés de fibre – Détermination des propriétés de traction

Méthodes d'essai de traction pour les plastiques renforcés par les fibres

Plastiques renforcés des fibres (FRP) ont été largement utilisés dans l'aérospatiale, fabrication d'automobile, construction, Équipement sportif et autres champs en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, poids léger, haute résistance et bonne résistance à la corrosion. Cependant, Les propriétés mécaniques du FRP dépendent en grande partie de la résistance à la liaison interfaciale entre ses fibres internes et le matériau matriciel et la distribution d'orientation des fibres. Donc, Test de propriété mécanique précise de FRP, en particulier les tests de traction, est d'une grande importance pour évaluer sa fiabilité et sa durabilité dans les applications pratiques.

1. Importance des tests de traction des plastiques renforcés par les fibres

Les plastiques renforcés de fibre ont été largement utilisés dans l'automobile, aérospatial, Construction et autres champs, et sont favorisés pour leur haute résistance, résistance légère et corrosion. Afin d'assurer la qualité de ce matériau, Des tests de traction sont nécessaires pour déterminer sa force, ténacité et ductilité. Les normes de test de traction pour les plastiques renforcés par les fibres incluent principalement ASTM D638, ISO 527 et gb / t 1040.

2. Norme ASTM D638
ASTM D638 est une norme émise par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) Pour les tests de traction uniaxiaux des matériaux plastiques. La norme spécifie la taille et la géométrie de l'échantillon, conditions de test, Méthodes de traitement des données, etc.. Les formes d'échantillon spécifiées incluent des échantillons standard, Échantillons d'épaisseur et échantillons de plaque mince, et les données de test incluent une charge et un allongement maximum à la pause.

3. ISO 527 standard
ISO 527 est une norme émise par l'Organisation internationale pour la normalisation des tests de traction de différents types de matériaux plastiques. Par rapport à la norme ASTM D638, La forme d'échantillon de l'ISO 527 La norme est plus flexible et peut être ajustée au besoin. La norme comprend quatre méthodes de test, qui sont applicables à différents types de matériaux, y compris les plastiques, plastiques renforcés de fibre, films et plastiques rigides.

4. GB/T 1040 Standard
GB/T 1040 est une norme nationale chinoise applicable aux tests de traction sur les matériaux plastiques. Par rapport à ASTM D638 et ISO 527 normes, Cette norme diffère dans les méthodes de test, Nombre de spécimens, informatique, etc.. Par exemple, paramètres tels que la vitesse de traction des échantillons, La température de test et l'humidité sont spécifiées dans la méthode de test. En même temps, En termes de traitement des données, La norme spécifie également des méthodes pour calculer la force de rupture et l'allongement.

Composites de plastiques renforcés de fibre - Détermination des propriétés de traction

1. Principe de détection

Une charge de traction statique est appliquée uniformément le long de la direction axiale de l'échantillon jusqu'à ce que l'échantillon se casse ou atteint un allongement prédéterminé. Pendant tout le processus, La charge appliquée à l'échantillon et l'allongement de l'échantillon sont mesurées pour déterminer la contrainte de traction (trac, Stress de fracture de traction ou résistance à la traction), module élastique de traction, Le rapport de Poisson, allongement de fracture et dessiner des courbes de contrainte-déformation.

2. Norme d'essai

GBT 1447-2005 Méthode d'essai pour les propriétés de traction des plastiques renforcés par les fibres

3. Éléments de test

1. Contrainte de traction: le rapport de la charge de traction à la zone transversale initiale dans la plage de jauge de l'échantillon

2. Force de traction: La contrainte initiale dans laquelle la déformation augmente mais la contrainte n'augmente pas pendant le test de traction, qui peut être inférieur à la contrainte maximale que l'échantillon peut atteindre.

3. Stress de fracture de traction: la contrainte de traction auquel l'échantillon se brise pendant le test de traction.

4. Résistance à la traction: la contrainte maximale que le matériau résiste avant la fracture de la traction.

5. Souche tractionuse: le taux de variation de la longueur dans la plage de jauge de l'échantillon sous l'action de la charge de traction.

6. Souche de rendement en traction: La déformation de traction au point d'écoulement de l'échantillon qui donne pendant le test de traction.

7. Souche de fracture de traction: La tension de traction lorsque l'échantillon se fracture sous la traction.

8. Module élastique de traction: Le rapport de la contrainte de traction à la déformation de traction dans la plage élastique du matériau.

9. Le rapport de Poisson: La valeur absolue du rapport de la déformation latérale provoquée par la contrainte axiale uniformément distribuée à la déformation axiale correspondante dans la plage de limite proportionnelle du matériau; L'allongement relatif dans la plage de longueur de la jauge lorsque l'échantillon se fracture sous l'action de la tension.

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Iv. Tests d'instruments

1. Machine de test de matériaux universels

(Diagramme schématique: La machine d'essai de matériaux universelles peut être utilisée avec différents luminaires pour différents tests mécaniques)

2. S'accélérer

3. Feuille de renforcement (Applicable aux spécimens de type II)

A.1 Matériau de feuille de renforcement

Utilisez le même matériau que l'échantillon ou un matériau avec un module élastique inférieur que l'échantillon.

A.2 Taille de la feuille de renforcement

Épaisseur: 1mm ~ 3 mm;

Largeur: La largeur de l'échantillon lorsqu'un seul échantillon est collé; Si l'échantillon est traité en un seul échantillon après une liaison intégrale, La largeur doit

Répondre aux exigences du nombre de spécimens à traiter.

A.3 Bondage de feuille de renforcement

Moudre (ou sable) la surface de liaison avec du papier de verre. Faites attention à ne pas endommager la résistance au matériau;

Effacer la surface de liaison avec un solvant (comme l'acétone);

Liaison avec un adhésif de durcissement à température ambiante (comme l'adhésif époxy) avec une bonne ténacité;

Faire pression sur la partie de liaison de l'échantillon pendant une certaine période jusqu'à ce que le durcissement soit terminé.

4. Dispositif personnalisé pour les spécimens de type III

4. Conditions de test

un. Type d'échantillon:

Spécimen de type I (forme d'haltère): 180× 10 ×(2~ 10)mm, 10PCS

Spécimen de type II: 250× 25 ×(2~ 10)mm, 10PCS

Spécimen de type III: Type d'os de chien, 7PCS

Échantillon de rapport de Poisson

2. Température de test

Température ambiante

3. Vitesse de test

Lors de la mesure du module élastique de traction, Le rapport de Poisson, allongement à la rupture et en dessiner des courbes de contrainte-déformation, La vitesse de chargement est généralement de 2 mm / min.

Lorsque vous mesurez le stress traction (trac, Stress de fracture de traction ou résistance à la traction):

un) Dans les tests conventionnels, La vitesse de chargement des spécimens de type I est de 10 mm / min; La vitesse de chargement des échantillons de type II et de sous-type est de 5 mm / min;

b) Dans les tests d'arbitrage, Les vitesses de chargement de type I, Les spécimens II et III sont tous 2 mm / min.

Iv. Processus de test

Étape 1. Préparation de l'équipement et des outils

Assurez-vous que la machine à test de matériaux universel fonctionne normalement, et le luminaire est installé en place et sans dommage.

Étape 2. Préparation des échantillons

Préparer les spécimens de type I (haltère) 180× 10 ×(2~ 10)mm, 10PCS au total, Spécimens de type II 250 × 25 ×(2~ 10)mm, 7PCS au total, et les échantillons de rapport de Poisson au besoin.

Inspectez l'apparence des spécimens pour vous assurer qu'il n'y a pas de défauts évidents, et suivre les dispositions de 4.2 dans GB / T1446-2005.

Ajuster l'état des échantillons conformément aux dispositions de 4.4 dans GB / T1446-2005.

Numéro et marquez les spécimens qualifiés, et mesurer la largeur et l'épaisseur de trois points dans la section de travail des échantillons, prendre la moyenne arithmétique, et la précision de mesure doit être conforme aux dispositions de 4.5.1 dans GB / T1446-2005.

Étape 3: Bond la feuille de renforcement

Utilisez du papier de verre pour polir (ou sable) la surface de liaison aux deux extrémités de l'échantillon de type II, Prendre soin de ne pas endommager la résistance au matériau.

Utilisez des solvants tels que l'acétone pour nettoyer la surface de liaison pour éliminer les graisses et les impuretés.

Utilisez un adhésif de durcissement à température ambiante avec une bonne ténacité (comme l'adhésif époxy) Pour lier la feuille de renforcement aux deux extrémités du spécimen de type II, et appuyez sur la partie de liaison pendant une certaine période jusqu'à ce qu'elle soit guéri.

Étape 4: Installer le spécimen

Grampez l'échantillon dans le luminaire de la machine de test de matériaux universels afin que la ligne centrale de l'échantillon soit cohérente avec la ligne centrale d'alignement des luminaires supérieurs et inférieurs.

Installez l'instrument pour mesurer la déformation dans la section de travail de l'échantillon.

Étape 5: Chargement et enregistrement de données

Appliquer la charge initiale (à propos 5% de la charge de défaillance), Vérifiez et ajustez l'instrument de mesure de l'échantillon et de la déformation, Pour que l'ensemble du système soit en état de fonctionnement normal.

Lorsque vous mesurez le stress traction, Continuez à se charger jusqu'à ce que le spécimen soit détruit, et enregistrer la charge de rendement, Charge de défaillance ou charge maximale de l'échantillon et la forme de défaillance de l'échantillon.

Lors de la mesure du module élastique de traction et du rapport de Poisson, S'il n'y a pas de dispositif d'enregistrement automatique, Le chargement gradué peut être utilisé, avec une différence de note de 5% à 10% de la charge de défaillance, au moins cinq niveaux de chargement, et la charge appliquée ne doit pas dépasser 50% de la charge de défaillance. En général, La mesure est répétée au moins trois fois, et deux incréments de déformation stables sont pris pour enregistrer les charges à chaque niveau et les valeurs de déformation correspondantes; S'il y a un dispositif d'enregistrement automatique, un chargement continu peut être effectué.

Étape 6, Détermination des résultats et traitement ultérieur

Si le spécimen est endommagé à un défaut interne évident, ou le spécimen de type I est endommagé dans le luminaire ou à l'arc, ou le spécimen de type II est endommagé dans le luminaire ou la distance entre la fracture de l'échantillon et le point de serrage est inférieur à 10 mm, Le spécimen n'est pas valide.

S'il y a moins de cinq spécimens valides dans le même lot, Le test doit être répété.

Lorsque le spécimen de type III est endommagé dans la section non-travail, La zone transversale de la section de travail est toujours utilisée pour calculer la résistance à la traction, et la position de fracture de l'échantillon est enregistrée.

Étape 7: Traitement et analyse des données

Traiter et analyser les données des échantillons valides, et calculer les indicateurs de performance mécanique tels que le module élastique de traction, Le rapport de Poisson, allongement à la pause, trac, Stress de fracture de traction ou résistance à la traction.

Dessinez des courbes de contrainte-déformation pour analyser le comportement mécanique et les caractéristiques de performance des matériaux.

Étape 8: Préparation du rapport de test

Sur la base des résultats et de l'analyse des tests, Préparer un rapport de test, y compris les conditions de test, processus de test, Tester les données, analyse des résultats, etc., pour fournir une base pour l'évaluation et l'application des performances matérielles.

Composites de plastiques renforcés de fibre - Détermination des propriétés de traction

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