Compositi di materie plastiche rinforzate in fibra – Determinazione delle proprietà tensili

Metodi di prova di trazione per plastiche rinforzate con fibre

Plastica rinforzata con fibre (FRP) sono stati ampiamente usati nell'aerospaziale, produzione automobilistica, costruzione, attrezzatura sportiva e altri campi grazie alle loro eccellenti proprietà meccaniche, peso leggero, Alta resistenza e buona resistenza alla corrosione. Tuttavia, Le proprietà meccaniche di FRP dipendono in gran parte dalla forza di legame interfacciale tra le sue fibre interne e il materiale della matrice e la distribuzione dell'orientamento delle fibre. Perciò, test accurati sulle proprietà meccaniche del FRP, soprattutto prove di trazione, è di grande importanza per valutare la sua affidabilità e durata nelle applicazioni pratiche.

1. Importanza delle prove di trazione sulle plastiche fibrorinforzate

Le plastiche rinforzate con fibre sono state ampiamente utilizzate nel settore automobilistico, aerospaziale, edilizia e altri campi, e sono favoriti per la loro elevata resistenza, leggerezza e resistenza alla corrosione. Al fine di garantire la qualità di questo materiale, è necessaria una prova di trazione per determinarne la resistenza, tenacità e duttilità. Gli standard dei test di trazione per le plastiche rinforzate con fibre includono principalmente ASTM D638, ISO 527 e GB/T 1040.

2. Norma ASTM D638
ASTM D638 è uno standard emesso dall'American Society for Testing and Materials (ASTM) per prove di trazione uniassiale su materiali plastici. Lo standard specifica la dimensione e la geometria del provino, condizioni di prova, modalità di trattamento dei dati, eccetera. Le forme dei provini specificate includono provini standard, campioni di spessore e campioni di piastre sottili, e i dati del test includono il carico massimo e l'allungamento a rottura.

3. ISO 527 standard
ISO 527 è uno standard emesso dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione per prove di trazione su vari tipi di materiali plastici. Rispetto allo standard ASTM D638, la forma del campione dell'ISO 527 lo standard è più flessibile e può essere modificato secondo necessità. Lo standard comprende quattro metodi di prova, che sono applicabili a diversi tipi di materiali, compresa la plastica, plastica rinforzata con fibre, pellicole e plastiche rigide.

4. GB/T 1040 Standard
GB/T 1040 è uno standard nazionale cinese applicabile alle prove di trazione sui materiali plastici. Rispetto ad ASTM D638 e ISO 527 standard, questo standard differisce nei metodi di prova, numero di esemplari, elaborazione dei dati, eccetera. Per esempio, parametri come la velocità di trazione del provino, la temperatura e l'umidità del test sono specificate nel metodo di prova. Allo stesso tempo, in termini di trattamento dei dati, la norma specifica inoltre le modalità di calcolo del carico di rottura e dell'allungamento.

Compositi di materie plastiche rinforzate in fibra-Determinazione delle proprietà di trazione

1. Principio di rilevamento

Un carico di trazione statico viene applicato uniformemente lungo la direzione assiale del campione finché il campione non si rompe o raggiunge un allungamento predeterminato. Durante l'intero processo, il carico applicato al campione e l'allungamento del campione vengono misurati per determinare lo sforzo di trazione (sforzo di snervamento a trazione, stress da frattura per trazione o resistenza alla trazione), modulo elastico a trazione, Rapporto di Poisson, allungamento a frattura e tracciare curve sforzo-deformazione.

2. Standard di prova

GBT 1447-2005 Metodo di prova per le proprietà di trazione delle plastiche rinforzate con fibre

3. Veri di prova

1. Sollecitazione di trazione: il rapporto tra il carico di trazione e l'area della sezione trasversale iniziale all'interno dell'intervallo di misura del campione

2. Forza di snervamento a trazione: la tensione iniziale in cui la deformazione aumenta ma la tensione non aumenta durante la prova di trazione, che può essere inferiore allo stress massimo che il campione può raggiungere.

3. Sollecitazione di frattura da trazione: lo sforzo di trazione al quale il campione si rompe durante la prova di trazione.

4. Resistenza alla trazione: lo sforzo massimo che il materiale sopporta prima della rottura per trazione.

5. Deformazione di trazione: la velocità di variazione della lunghezza all'interno dell'intervallo di sagoma del campione sotto l'azione del carico di trazione.

6. Deformazione di snervamento a trazione: La deformazione a trazione al punto di snervamento del provino che cede durante la prova di trazione.

7. Deformazione di frattura da trazione: La deformazione a trazione quando il provino si frattura sotto il carico di trazione.

8. Modulo elastico a trazione: Il rapporto tra lo stress di trazione e la deformazione di trazione all'interno del campo elastico del materiale.

9. Rapporto di Poisson: Il valore assoluto del rapporto tra la deformazione laterale causata dalla sollecitazione assiale uniformemente distribuita e la corrispondente deformazione assiale entro l'intervallo limite proporzionale del materiale; l'allungamento relativo all'interno dell'intervallo di lunghezze utili quando il provino si frattura sotto l'azione della tensione.

Compositi di materie plastiche rinforzate in fibra-Determinazione delle proprietà di trazione

IV. Strumenti di prova

1. Macchina universale per prove sui materiali

(Diagramma schematico: La macchina universale per prove sui materiali può essere utilizzata con diversi dispositivi per diverse prove meccaniche)

2. Dispositivo a cuneo

3. Foglio di rinforzo (applicabile ai campioni di tipo II)

A.1 Materiale in lamiera di rinforzo

Utilizzare lo stesso materiale del provino o un materiale con un modulo elastico inferiore rispetto al provino.

A.2 Dimensioni del foglio di rinforzo

Spessore: 1mm~3 mm;

Larghezza: La larghezza del provino quando viene incollato un singolo provino; se il campione viene trasformato in un unico campione dopo l'incollaggio integrale, la larghezza deve

Soddisfare i requisiti del numero di campioni da elaborare.

A.3 Incollaggio del foglio di rinforzo

Macinare (o sabbiatura) la superficie di incollaggio con carta vetrata. Fare attenzione a non danneggiare la resistenza del materiale;

Pulisci la superficie di incollaggio con un solvente (come l'acetone);

Incollare con un adesivo che polimerizza a temperatura ambiente (come l'adesivo epossidico) con buona tenacità;

Premere la parte incollata del campione per un certo periodo di tempo fino al completamento della polimerizzazione.

4. Dispositivo personalizzato per campioni di tipo III

4. Condizioni di prova

UN. Tipo di campione:

Esemplare di tipo I (forma di manubrio): 180×10×(2~10)mm, 10pz

Esemplare di tipo II: 250×25×(2~10)mm, 10pz

Esemplare di tipo III: tipo di osso di cane, 7pz

Esempio del rapporto di Poisson

2. Provare la temperatura

Temperatura ambiente

3. Test di velocità

Quando si misura il modulo elastico a trazione, Rapporto di Poisson, allungamento a rottura e disegno di curve sforzo-deformazione, la velocità di caricamento è generalmente di 2 mm/min.

Quando si misura lo stress da trazione (sforzo di snervamento a trazione, stress da frattura per trazione o resistenza alla trazione):

UN) Nei test convenzionali, la velocità di caricamento dei provini di tipo I è di 10 mm/min; la velocità di caricamento dei provini di tipo II e sottotipo è di 5 mm/min;

B) Nelle prove arbitrali, le velocità di caricamento del tipo I, I campioni II e III sono tutti 2 mm/min.

IV. Processo di test

Fare un passo 1. Preparazione delle attrezzature e degli strumenti

Assicurarsi che la macchina universale per prove sui materiali funzioni normalmente, e l'apparecchio è installato in posizione e senza danni.

Fare un passo 2. Preparazione del campione

Preparare i campioni di tipo I (a forma di manubrio) 180×10×(2~10)mm, 10pezzi in totale, esemplari di tipo II 250×25×(2~10)mm, 7pezzi in totale, e campioni del rapporto di Poisson come richiesto.

Ispezionare l'aspetto dei campioni per assicurarsi che non vi siano difetti evidenti, e seguire le disposizioni dell'art 4.2 in GB/T1446-2005.

Adeguare lo stato dei provini secondo quanto previsto dall'art 4.4 in GB/T1446-2005.

Numerare e contrassegnare gli esemplari qualificati, e misurare la larghezza e lo spessore di tre punti qualsiasi nella sezione di lavoro dei provini, prendi la media aritmetica, e la precisione della misurazione deve essere conforme alle disposizioni di 4.5.1 in GB/T1446-2005.

Fare un passo 3: Incollare il foglio di rinforzo

Usa la carta vetrata per lucidare (o sabbiatura) la superficie di unione su entrambe le estremità del provino di Tipo II, facendo attenzione a non danneggiare la robustezza del materiale.

Utilizzare solventi come l'acetone per pulire la superficie di incollaggio per rimuovere grasso e impurità.

Utilizzare un adesivo che polimerizzi a temperatura ambiente con una buona tenacità (come l'adesivo epossidico) per unire il foglio di rinforzo ad entrambe le estremità del provino di Tipo II, e pressurizzare la parte di collegamento per un certo periodo di tempo finché non si indurisce.

Fare un passo 4: Installare il campione

Bloccare il provino nell'attrezzatura della macchina di prova universale sui materiali in modo che la linea centrale del provino sia coerente con la linea centrale di allineamento dei dispositivi superiore e inferiore.

Installare lo strumento per la misurazione della deformazione nella sezione di lavoro del provino.

Fare un passo 5: Caricamento e registrazione dati

Applicare il carico iniziale (Di 5% del carico di rottura), controllare e regolare il campione e lo strumento di misurazione della deformazione, in modo che l'intero sistema sia in normali condizioni di funzionamento.

Quando si misura lo stress da trazione, continuare a caricare finché il campione non viene distrutto, e registrare il carico di snervamento, carico di rottura o carico massimo del provino e forma di rottura del provino.

Quando si misura il modulo elastico a trazione e il rapporto di Poisson, se non è presente un dispositivo di registrazione automatica, è possibile utilizzare il caricamento graduale, con una differenza di grado pari a 5% to 10% del carico di rottura, almeno cinque livelli di carico, e il carico applicato non deve superare 50% del carico di rottura. Generalmente, la misurazione viene ripetuta almeno tre volte, e vengono presi due incrementi di deformazione stabili per registrare i carichi a ciascun livello e i corrispondenti valori di deformazione; se è presente un dispositivo di registrazione automatica, è possibile eseguire il caricamento continuo.

Fare un passo 6, determinazione del risultato e successiva elaborazione

Se il campione è danneggiato per un evidente difetto interno, oppure il provino di tipo I è danneggiato nell'attrezzatura o nell'arco, oppure il provino di tipo II è danneggiato nel dispositivo o la distanza tra la frattura del provino e il punto di bloccaggio è inferiore a 10 mm, il campione non è valido.

Se nello stesso lotto sono presenti meno di cinque campioni validi, il test dovrebbe essere ripetuto.

Quando il provino di tipo III è danneggiato nella sezione non funzionante, l'area della sezione trasversale della sezione di lavoro viene ancora utilizzata per calcolare la resistenza alla trazione, e viene registrata la posizione di frattura del provino.

Fare un passo 7: Elaborazione e analisi dei dati

Elaborare e analizzare i dati di campioni validi, e calcolare gli indicatori di prestazione meccanica come il modulo elastico a trazione, Rapporto di Poisson, allungamento a rottura, sforzo di snervamento a trazione, stress da frattura per trazione o resistenza alla trazione.

Disegna curve sforzo-deformazione per analizzare il comportamento meccanico e le caratteristiche prestazionali dei materiali.

Fare un passo 8: Preparazione del rapporto di prova

Sulla base dei risultati dei test e dell'analisi, preparare un rapporto di prova, comprese le condizioni di prova, processo di prova, dati di prova, analisi dei risultati, ecc., fornire una base per la valutazione e l’applicazione delle prestazioni dei materiali.

Compositi di materie plastiche rinforzate in fibra-Determinazione delle proprietà di trazione

Quanto sopra è la condivisione di Andy Li sulla prova di trazione della plastica rinforzata con fibre. Spero che possa essere utile a tutti! Se vuoi saperne di più sugli standard delle prove di trazione, metodi di prova e prove di prestazione a trazione di plastiche rinforzate con fibre, le istruzioni per l'uso, istruzioni, principi, regolazione dell'errore, produttori, modalità di utilizzo, procedure operative e standard di prova delle macchine universali per prove di trazione, e le specifiche, modelli, istruzioni e procedure di verifica delle macchine universali per prove sui materiali, sei il benvenuto a seguirci, oppure inviaci un messaggio privato e lascia un messaggio. IL VTS Il team dedicato alle tecnologie di misurazione e controllo ti risponderà gratuitamente!