Vật liệu tổng hợp nhựa được gia cố sợi – Xác định đặc tính kéo

Phương pháp thử kéo cho nhựa gia cố bằng sợi

Nhựa gia cố bằng sợi (FRP) đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô, sự thi công, thiết bị thể thao và các lĩnh vực khác do tính chất cơ học tuyệt vời của chúng, trọng lượng nhẹ, cường độ cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Tuy nhiên, tính chất cơ học của FRP phụ thuộc phần lớn vào độ bền liên kết giữa các sợi bên trong của nó với vật liệu nền và sự phân bố định hướng của sợi. Vì thế, kiểm tra tính chất cơ học chính xác của FRP, đặc biệt là kiểm tra độ bền kéo, có ý nghĩa lớn trong việc đánh giá độ tin cậy và độ bền của nó trong các ứng dụng thực tế..

1. Tầm quan trọng của việc kiểm tra độ bền kéo của nhựa gia cố bằng sợi

Nhựa gia cố bằng sợi đã được sử dụng rộng rãi trong ô tô, hàng không vũ trụ, xây dựng và các lĩnh vực khác, và được ưa chuộng vì sức mạnh cao của họ, trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn. Để đảm bảo chất lượng của vật liệu này, kiểm tra độ bền kéo là cần thiết để xác định sức mạnh của nó, độ dẻo dai và độ dẻo. Các tiêu chuẩn kiểm tra độ bền kéo của nhựa gia cố bằng sợi chủ yếu bao gồm ASTM D638, ISO 527 và GB/T 1040.

2. Tiêu chuẩn ASTM D638
ASTM D638 là tiêu chuẩn do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ ban hành (ASTM) để kiểm tra độ bền kéo một trục của vật liệu nhựa. Tiêu chuẩn quy định kích thước và hình dạng của mẫu vật, điều kiện kiểm tra, phương pháp xử lý dữ liệu, vân vân. Các hình dạng mẫu vật được chỉ định bao gồm các mẫu vật tiêu chuẩn, mẫu vật dày và mẫu vật tấm mỏng, và dữ liệu thử nghiệm bao gồm tải trọng tối đa và độ giãn dài khi đứt.

3. ISO 527 tiêu chuẩn
ISO 527 là tiêu chuẩn do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế ban hành để kiểm tra độ bền kéo của các loại vật liệu nhựa. So với tiêu chuẩn ASTM D638, hình dạng mẫu của ISO 527 tiêu chuẩn linh hoạt hơn và có thể được điều chỉnh khi cần thiết. Tiêu chuẩn bao gồm bốn phương pháp thử nghiệm, áp dụng cho các loại vật liệu khác nhau, bao gồm cả nhựa, nhựa gia cố bằng sợi, màng và nhựa cứng.

4. Gb/t 1040 Tiêu chuẩn
Gb/t 1040 là tiêu chuẩn quốc gia của Trung Quốc áp dụng cho thử nghiệm độ bền kéo trên vật liệu nhựa. So sánh với ASTM D638 và ISO 527 tiêu chuẩn, tiêu chuẩn này khác nhau ở phương pháp thử nghiệm, số lượng mẫu vật, xử lý dữ liệu, vân vân. Ví dụ, các thông số như tốc độ kéo mẫu, nhiệt độ và độ ẩm thử nghiệm được quy định trong phương pháp thử nghiệm. Đồng thời, về mặt xử lý dữ liệu, Tiêu chuẩn này cũng quy định các phương pháp tính toán độ bền và độ giãn dài khi đứt.

Vật liệu tổng hợp nhựa được gia cố bằng sợi-Xác định tính chất kéo

1. Nguyên tắc phát hiện

Tải trọng kéo tĩnh được tác dụng đồng đều dọc theo hướng trục của mẫu cho đến khi mẫu bị đứt hoặc đạt độ giãn dài xác định trước. Trong suốt quá trình, tải trọng tác dụng lên mẫu và độ giãn dài của mẫu được đo để xác định ứng suất kéo (ứng suất kéo, ứng suất đứt gãy hoặc độ bền kéo), mô đun đàn hồi kéo, Tỷ lệ Poisson, kéo dài vết nứt và vẽ đường cong ứng suất - biến dạng.

2. Tiêu chuẩn kiểm tra

GBT 1447-2005 Phương pháp thử độ bền kéo của nhựa gia cố bằng sợi

3. Mục kiểm tra

1. Ứng suất kéo: tỷ lệ tải trọng kéo với diện tích mặt cắt ngang ban đầu trong phạm vi đo của mẫu

2. Lực kéo: Ứng suất ban đầu trong đó biến dạng tăng nhưng ứng suất không tăng trong quá trình thử kéo, có thể thấp hơn ứng suất tối đa mà mẫu có thể đạt tới.

3. Ứng suất gãy kéo: ứng suất kéo tại đó mẫu bị đứt trong quá trình thử kéo.

4. Độ bền kéo: ứng suất tối đa mà vật liệu chịu được trước khi bị đứt do kéo.

5. Độ căng kéo: Tốc độ thay đổi chiều dài trong phạm vi đo của mẫu dưới tác động của tải trọng kéo.

6. Căng thẳng năng suất kéo: Biến dạng kéo tại điểm chảy dẻo của mẫu thử sinh ra trong quá trình thử kéo.

7. Căng gãy do kéo: Biến dạng kéo khi mẫu bị đứt dưới tác dụng của tải trọng kéo.

8. Mô đun đàn hồi kéo: Tỷ số giữa ứng suất kéo và biến dạng kéo trong phạm vi đàn hồi của vật liệu.

9. Tỷ lệ Poisson: Giá trị tuyệt đối của tỷ lệ biến dạng ngang gây ra bởi ứng suất dọc trục phân bố đều với biến dạng dọc trục tương ứng trong phạm vi giới hạn tỷ lệ của vật liệu; độ giãn dài tương đối trong phạm vi chiều dài đo khi mẫu bị gãy dưới tác dụng của lực căng.

Vật liệu tổng hợp nhựa được gia cố bằng sợi-Xác định tính chất kéo

Iv. Dụng cụ kiểm tra

1. Máy kiểm tra vật liệu đa năng

(Sơ đồ nguyên lý: Máy kiểm tra vật liệu đa năng có thể được sử dụng với các thiết bị cố định khác nhau cho các thử nghiệm cơ học khác nhau)

2. Vật cố định nêm

3. Tấm gia cố (áp dụng cho mẫu vật loại II)

A.1 Vật liệu tấm gia cố

Sử dụng cùng vật liệu với mẫu hoặc vật liệu có mô đun đàn hồi thấp hơn mẫu.

A.2 Kích thước tấm cốt thép

Thickness: 1mm~3 mm;

Chiều rộng: Chiều rộng của mẫu thử khi một mẫu thử được liên kết; nếu mẫu thử được xử lý thành một mẫu duy nhất sau khi liên kết tích hợp, chiều rộng phải

Đáp ứng yêu cầu về số lượng mẫu cần xử lý.

A.3 Liên kết tấm gia cố

Xay (hoặc phun cát) bề mặt liên kết bằng giấy nhám. Cẩn thận để không làm hỏng sức bền vật liệu;

Làm sạch bề mặt liên kết bằng dung môi (chẳng hạn như axeton);

Liên kết bằng keo đông cứng ở nhiệt độ phòng (chẳng hạn như keo epoxy) với độ dẻo dai tốt;

Tạo áp lực cho phần liên kết của mẫu thử trong một khoảng thời gian nhất định cho đến khi quá trình bảo dưỡng hoàn tất.

4. Vật cố định tùy chỉnh cho mẫu vật loại III

4. Điều kiện kiểm tra

Một. Loại mẫu:

Mẫu vật loại I (hình quả tạ): 180×10×(2~10)mm, 10chiếc

Mẫu vật loại II: 250×25×(2~10)mm, 10chiếc

Mẫu vật loại III: loại xương chó, 7chiếc

Mẫu tỉ số Poisson

2. Nhiệt độ kiểm tra

Nhiệt độ phòng

3. Tốc độ kiểm tra

Khi đo mô đun đàn hồi kéo, Tỷ lệ Poisson, độ giãn dài khi đứt và vẽ đường cong ứng suất - biến dạng, tốc độ tải thường là 2mm/phút.

Khi đo ứng suất kéo (ứng suất kéo, ứng suất đứt gãy hoặc độ bền kéo):

Một) Trong các thử nghiệm thông thường, tốc độ tải của mẫu loại I là 10mm/phút; tốc độ tải của mẫu loại II và loại phụ là 5 mm/phút;

b) Trong các cuộc kiểm tra trọng tài, tốc độ tải loại I, Mẫu II và III đều là 2 mm/phút.

Iv. Quá trình thử nghiệm

Step 1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ

Đảm bảo máy thí nghiệm vật liệu vạn năng hoạt động bình thường, và vật cố định được lắp đặt đúng chỗ và không bị hư hại.

Step 2. Chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu vật loại I (hình quả tạ) 180×10×(2~10)mm, 10tổng số chiếc, mẫu vật loại II 250×25×(2~10)mm, 7tổng số chiếc, và mẫu có tỷ lệ Poisson theo yêu cầu.

Kiểm tra hình thức bên ngoài của mẫu vật để đảm bảo không có khuyết tật rõ ràng, và thực hiện theo quy định của 4.2 tính bằng GB/T1446-2005.

Điều chỉnh trạng thái của mẫu thử theo quy định của 4.4 tính bằng GB/T1446-2005.

Đánh số và đánh dấu các mẫu đủ tiêu chuẩn, và đo chiều rộng và độ dày của ba điểm bất kỳ trong phần làm việc của mẫu vật, lấy trung bình số học, và độ chính xác của phép đo phải phù hợp với quy định của 4.5.1 tính bằng GB/T1446-2005.

Step 3: Liên kết tấm gia cố

Dùng giấy nhám để đánh bóng (hoặc phun cát) bề mặt liên kết ở cả hai đầu của mẫu loại II, chú ý không làm hỏng sức bền vật chất.

Dùng dung môi như axeton làm sạch bề mặt liên kết để loại bỏ dầu mỡ và tạp chất.

Sử dụng chất kết dính bảo dưỡng ở nhiệt độ phòng có độ bền tốt (chẳng hạn như keo epoxy) để liên kết tấm gia cố vào cả hai đầu của mẫu loại II, và tạo áp lực cho phần liên kết trong một khoảng thời gian nhất định cho đến khi nó được xử lý.

Step 4: Cài đặt mẫu vật

Kẹp mẫu thử vào thiết bị cố định của máy thử vật liệu vạn năng sao cho đường tâm của mẫu phù hợp với đường tâm căn chỉnh của thiết bị cố định trên và dưới.

Lắp đặt thiết bị đo biến dạng ở phần làm việc của mẫu.

Step 5: Tải và ghi dữ liệu

Áp dụng tải ban đầu (Về 5% của tải sự cố), kiểm tra, hiệu chỉnh mẫu và dụng cụ đo biến dạng, để toàn bộ hệ thống ở trạng thái hoạt động bình thường.

Khi đo ứng suất kéo, tiếp tục tải cho đến khi mẫu vật bị phá hủy, và ghi lại tải năng suất, tải trọng phá hủy hoặc tải trọng lớn nhất của mẫu thử và dạng phá hủy mẫu thử.

Khi đo mô đun đàn hồi kéo và tỷ số Poisson, nếu không có thiết bị ghi tự động, tải phân loại có thể được sử dụng, với sự khác biệt về điểm số là 5% ĐẾN 10% của tải sự cố, ít nhất năm cấp độ tải, và tải áp dụng không được vượt quá 50% của tải sự cố. Generally, phép đo được lặp lại ít nhất ba lần, và lấy hai số gia biến dạng ổn định để ghi lại tải trọng ở mỗi cấp và giá trị biến dạng tương ứng.; nếu có thiết bị ghi âm tự động, tải liên tục có thể được thực hiện.

Step 6, xác định kết quả và xử lý tiếp theo

Nếu mẫu bị hư hỏng do khiếm khuyết bên trong rõ ràng, hoặc mẫu loại I bị hư hỏng trong vật cố định hoặc ở hồ quang, hoặc mẫu loại II bị hư hỏng trong vật cố định hoặc khoảng cách giữa điểm gãy mẫu và điểm kẹp nhỏ hơn 10 mm, mẫu vật không hợp lệ.

Nếu có ít hơn năm mẫu hợp lệ trong cùng một lô, bài kiểm tra nên được lặp lại.

Khi mẫu loại III bị hư hỏng ở phần không làm việc, diện tích mặt cắt ngang của tiết diện làm việc vẫn được dùng để tính toán độ bền kéo, và vị trí đứt gãy của mẫu được ghi lại.

Step 7: Xử lý và phân tích dữ liệu

Xử lý và phân tích dữ liệu của các mẫu hợp lệ, và tính toán các chỉ số hiệu suất cơ học như mô đun đàn hồi kéo, Tỷ lệ Poisson, độ giãn dài khi đứt, ứng suất kéo, ứng suất đứt gãy hoặc độ bền kéo.

Vẽ đường cong ứng suất-biến dạng để phân tích đặc tính cơ học và đặc tính hoạt động của vật liệu.

Step 8: Chuẩn bị báo cáo thử nghiệm

Dựa trên kết quả kiểm tra và phân tích, chuẩn bị báo cáo thử nghiệm, bao gồm các điều kiện kiểm tra, quá trình kiểm tra, dữ liệu thử nghiệm, phân tích kết quả, vân vân., để cung cấp cơ sở cho việc đánh giá và áp dụng hiệu suất vật liệu.

Vật liệu tổng hợp nhựa được gia cố bằng sợi-Xác định tính chất kéo

Trên đây là chia sẻ của Andy Li về quá trình thử kéo của nhựa gia cố bằng sợi. Tôi hy vọng nó có thể hữu ích cho mọi người! Nếu bạn muốn biết thêm về các tiêu chuẩn kiểm tra độ bền kéo, phương pháp thử và thử tính năng kéo của nhựa gia cố bằng sợi, hướng dẫn vận hành, hướng dẫn, nguyên tắc, điều chỉnh lỗi, nhà sản xuất, phương pháp sử dụng, Quy trình vận hành và tiêu chuẩn thử nghiệm của máy thử kéo vạn năng, và các thông số kỹ thuật, mô hình, hướng dẫn và quy trình xác minh của máy kiểm tra vật liệu phổ quát, bạn có thể theo dõi chúng tôi, hoặc gửi tin nhắn riêng cho chúng tôi và để lại tin nhắn. Các VTS Đội ngũ công nghệ đo lường và điều khiển sẽ giải đáp miễn phí cho bạn!