Normy pro zjišťování mechanických vlastností kompozitových materiálů. Karel Doubrava ČVUT v Praze, Fakulta strojní

Normy pro zjišťování mechanických vlastností kompozitových materiálů Karel Doubrava ČVUT v Praze, Fakulta strojní

• Zkoušení laminátů – Vlákna, Matrice, Laminy, Lamináty

• Zkoušení sendvičů • Odporová tenzometrie na kompozitních konstrukcích

2

Vlákna • ASTM D 3379

• ASTM D 4018

• Zkouška jednosměr. laminátu ASTM D 3039 Vlastnost f [%] 

Vlastnost 0 100 Vf 3

Matrice • Tah ASTM D 638 Fmtu , Fmty , Emt , mt ,  mtu

• Tlak D 695 Fmcu , Fmcy , Emc , mc ,  mcu (prizma, válce, tenké vzorky) • Smyk ASTM E 143, ASTM D 5379 Fmsu , Fmsy , Gms

4

Druhy zkoušek – laminy, lamináty • • • •

Tah (ASTM D 3039) Tlak (ASTM D 3410, ASTM D 695) Smyk (ASTM D 3518, D 5379, …) Interlaminární smyk (ASTM D 2344)

5

Tahová zkouška ASTM D 3039 • Pevnost v tahu • Modul pružnosti • Poissonovo číslo

 1b   1a E1  b  1   1a

a … 0,1%, b … 0,3%

6

ASTM D 3039 klasifikace poruch 1. znak Mód poruchy Angled edge Delamination Grip/tab Lateral Multi—mode long.-Splitting eXplosive Other

2. znak Plocha poruchy A Inside grip/tab D At grip/tab G <1Wfrom grip/tab L Gage M Multiple areas S Various X Unknown O

3. znak Místo poruchy I Bottom A Top A Left G Right M Middle V Various U Unknown

B T L R M V U

7

Tlakové zkoušky • ASTM D-695 (SACMA SRM-1) • ASTM D 3410 (Celanese, IITRI) • ASTM D 5467

8/8

Tlakové zkoušky ASTM D-695 • Pevnost v tlaku • Modul pružnosti v tlaku  1b   1a E1  b  1   1a

http://www.wyomingtestfixtures.com/

9

Tlakové zkoušky ASTM D 3410 Celanese

IITRI


10

ASTM D 3410 klasifikace poruch 1. znak Mód poruchy Angled Brooming end-Crushing Delamination Euler bucling tHrough-thickness Kink bands Lateral Multi—mode long.-Splitting Transverse shear eXplosive Other

A B C D E H K L M S T X O

2. znak Plocha poruchy Inside grip/tab At grip/tab Gage Multiple areas Tab adhesive Various Unknown

3. znak Místo poruchy I Bottom A Top G Left M Right T Middle V Various U Unknown

B T L R M V U

11

ASTM D 5467

1. znak Mód poruchy skin to core Delamination Filament fracture tHrogh-tickness Layer instability local Wrinkling Multi-mode core Crushing long.-Spliting Transverse shear eXplosive Other

F cu

h   P max lm  a  y  f  2      E 2 2wh f a  y   0 h a y 2  Ef  

h   Pl m  a  y  f  2   c    E 2 2wh f a  y   0 h a y 2  Ef  

2. znak Plocha poruchy

3. znak Místo poruchy D At load cyclinder A Left F Gage G Right H Multiple areas M Middle L Outside gage O Various W Various V Unknown M Unknown U C S T X O

L R M V U

 b  a E  b   a a … 0,1%, b … 0,3% 12

Smykové zkoušky • Jednoosý tah 45° laminátu • Smykové testy s dvojitým a trojitým vedením • Smykový vzorek s V vrubem (Iosipescu, s vedením) • Krut tenkostěnné trubky

13

Smyk - Jednoosý tah 45° laminátu • BS EN ISO 14,129, ASTM D 3518 • Vzorek vrstva >0,125 mm, 16 vrstev  11 

 xx 2

 xy;  22 

 xx 2

 xy;  12   xy  11   22 

 xx   yy 2

;  12   xx  yy

 xx

 12b   12a G12   b 2 xx   yy   12   12a Pmax S12  2bh

14

Smykové testy s dvojitým vedením ASTM D 4255

2) http://www.wyomingtestfixtures.com/

S xy 

Pmax Lh

G12 

 xy  xy



P 2 Lh 45

15

Smykové testy s trojitým vedením ASTM D 4255

3)


S xy 

Pmax 2 Lh

G12 

 xy  xy



P 4 Lh 45

16

Smyk -- Smykový vzorek s V vrubem (Iosipescu) ASTM D 5379

u Pi P u F  , i  w h w h

   45   45 




G

  17

ASTM D 5379

18

Smykový vzorek s V vrubem ASTM D 7078

u P P Fu  , i  i w h w h

   45   45 



 G 


19

ASTM D 7078

20

Krut tenkostěnné trubky ASTM D 5448 2TRo  Ro4  Ri4  xy  xy G12    xy ( 45    45 )

 xy 





2)

21

Smyk krátkého nosníku ASTM D 2344


22

Interlaminární pevnost Mód I ASTM D 5528 GI 

3P 2ba

Mód I+mód II ASTM D 6671

23

Sendviče • • • •

Tah ASTM C 297 Tlak ASTM C 364, C 365, D7336 Smyk ASTM C 273, C393 Ohyb ASTM D 7249, D 5467

24

Příčný tlak ASTM C 364

Pmax  w(2t fs ) 1. znak Mód poruchy Facesheet compression Facesheet delam. Buckling Honeycomb Facesheet Dimpling Core Compression Core Shear Multi-mode Overal Panel buckling eXplosive Other

2. znak Plocha poruchy F B D C S M P X O

At end Gage Various Unknown

3. znak Místo poruchy A G V U

Top Bottom Middle Various Unknown

T B M V U

25

Tah ASTM C 297 Fz

ftu

Pmax  A


26

Tlak ASTM C 365 Pmax Fz  A  P0,003  P0,001 t fc Ez   0,003   0,001 A fcu

27

Smyk jádra ASTM C273 

P



Lb

u t

 P / u t G Lb

1. znak Mód poruchy

Core Shear Interface failure eXplosive Other


S I X O

At end Gage One Corner Various Unknown

3. znak Místo poruchy

A G C V U

Top Bottom Middle Entire Length Various Unknown

T B M E V U

28

Smykové vlastnosti jádra z ohybu sendviče ASTM C 393

ult s

F

Pmax  (d  c)b 1. znak Mód poruchy

core Crushing skin to core Delamination Facing failure Multi-mode transverse Shear eXplosive Other


C At load bar D Gage

3. znak Místo poruchy

A Core G Core-facing bond F Multiple areas M Bottom facing M One Corner C Top facing S Various V both Facing X Unknown U Various O Unknown

C A

B T F V U

29

Vlastnosti potahů z ohybu dlouhých nosníků ASTM D 7249 Pmax ( S  L) F  2(d  c)bt u

konfigurace Standardní Nestanadrdní

4PB

Vzdálenost podpor 560 mm

Vzdálenost sil 100 mm

3PB 4PB čtvrtinová 4PB třetinová

S S S

0 S/2 S/3

1. znak

2. znak

3. znak

Mód poruchy

Plocha poruchy

Místo poruchy

core Crushing skin to core Delamination Filament fracture tHrough-thickness Layer instability Multi-mode longitudional sPlitting teNsile local Wrinkling transverse Shear eXplosive Other

C At load bar D Gage F Multiple areas H Outside gage L Various M Unknown P N W S X O

A Core G Core-facing bond M Bottom facing O Top facing V both Facing U Various Unknown

C A B T F V U

30

Odporová tenzometrie na kompozitních konstrukcích • • • • • •

Velikost (6mm) Odpor 350Ω, napájecí napětí →tepelný výkon Teplotní kompenzace (půlmostové zapojení) Dvousložkové tmely Příprava povrchu Vlhkost

31

Zdroje 1) 2) 3)

4)

Mallick, P. K. Composites Engineering Handbook, CRC Press, 1997, ISBN 0824793048 Hodgkinson, J.M. Mechanical testing of advenced fibre composites, Woodhead Publishing 2000, ISBN 1855733129 Carlsson, L.A., Adams, D.F., Pipes, R.B. Experimental Characterization of Advanced Composite Materials, Third Edition, CRC Press, 2002 , ISBN1587161001 COMPOSITE MATERIALS HANDBOOK – VOLUME 1, Polymer Matrix Composites, Guidelines for Characterization of Structural Materials MILHDBK-17, US Army Research Laboratory, 2002, Fort Belvoir,

32

Normy pro zjišťování mechanických vlastností kompozitových materiálů. Karel Doubrava ČVUT v Praze, Fakulta strojní

Recommend Documents