Summary
מטרת המחקר היתה לפתח פרוטוקולים כדי להכין דגימות עקביות עבור בדיקה מכנית מדויקת של הגבוה בחוזק ארמיד או ultra-high-טוחנת-מבוסס פוליאתילן המוני מבוססי פלסטיק המורכב חומרים גמישים למינציה ולתאר פרוטוקולים לביצוע הזדקנות מלאכותית על חומרים אלה.
Abstract
רבים עיצובים שריון הגוף לשלב כחד (UD) ציפויים. ציפויים מסוג UD בנויים דקים (< 0.05 מ"מ) שכבות של יפצחו בעלי ביצועים גבוהים, כאשר היפצחו בכל שכבה מכוונים במקביל זה לזה ומוחזקים במקום באמצעות שרפים קלסר וסרטי פולימר דקים. השריון נבנה על ידי הערמה של שכבות חד כיווני בכיוונים שונים. עד כה, רק עבודה מוקדמת מאוד בוצעה כדי לאפיין את ההזדקנות של שרפים קלסר המשמש ציפויים חד כיווני ואת ההשפעות על הביצועים שלהם. לדוגמה, במהלך הפיתוח של פרוטוקול התניה המשמש המכון הלאומי לצדק תקן-0101.06, מתקנים UD הראו סימנים חזותיים של דלאמנציה והנחות ב V50, אשר הוא המהירות שבה מחצית קליעים צפויים לנקב את השריון, לאחר הזדקנות. הבנה טובה יותר של שינויי תכונת החומר בציפויים ב-UD נחוצה כדי להבין את הביצועים לטווח הארוך של שריונות שנבנו מחומרים אלה. אין סטנדרטים נוכחיים המומלצים לחקר מכני כיווני (UD) חומרים למינציה. מחקר זה בוחן את השיטות ואת השיטות הטובות ביותר לבחון במדויק את התכונות המכאניות של חומרים אלה ומציע מתודולוגיה לבדיקה חדשה עבור חומרים אלה. שיטות מומלצות להזדקנות חומרים אלה מתוארות אף הן.
Introduction
המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה מסייע לאכיפת החוק ולסוכנויות המשפט הפלילי להבטיח כי הציוד שהם רוכשים והטכנולוגיות בהן הם משתמשים הם בטוחים, מהימנים ויעילים מאוד, באמצעות תוכנית מחקר מטפל ביציבות ארוכת טווח של סיבים בעלי עוצמה גבוהה המשמשים בשריון הגוף. עבודה קודמת1,2התמקדה הכישלון בשדה של שריון הגוף עשוי חומר פולי (p-phenylene-2, 6-benzobisoxazole), או pbo, אשר הובילו לתיקון העיקרי למכון הלאומי של הצדק (nij של) שריון גוף סטנדרטי 3. מאז שחרורו של תקן זה שתוקן, העבודה המשיכה לחקור את המנגנון לבחון מנגנונים של הזדקנות בסיבים נפוצים אחרים כגון פוליאתילן גבוהה מאוד-טוחנת המסה (UHMMPE)4 ו פולי (p-phenylene terאפרם), או ppta, ידוע בכינויו aramid. עם זאת, כל העבודה הזאת התמקדה בהזדקנות של יפצחו וסיבים בודדים, שהוא הרלוונטי ביותר עבור בדים ארוגים. עם זאת, הרבה עיצובים שריון הגוף לשלב למינט UD. עוד ציפויים בנויים משכבות סיבים דקים (< 0.05 מ"מ) היכן שהסיבים בכל שכבה מקבילים זה לזה5,6,7 והשריון נבנה על ידי הערמה של גיליונות דקים בכיוונים מתחלפים, כפי שמתואר באיור 1a משלים. עיצוב זה מסתמך באופן מסיבי על שרף קלסר להחזיק את הסיבים בכל שכבה בדרך כלל מקביל, כפי שנראה באיור המשלים 1b, ולשמור על כיוון המוערך 0 °/90 ° של הבדים מוערמים. כמו בדים ארוגים, למינט UD בדרך כלל בנויים מתוך שני וריאציות סיבים עיקריים: ארמיד תוך או UHMMPE. ציפויים מספקים מספר יתרונות למעצבים בשריון הגוף: הם מאפשרים מערכת השריון במשקל נמוך בהשוואה לאלה המשתמשים בבדים ארוגים (עקב אובדן כוח במהלך האריגה), לחסל את הצורך בבנייה ארוגים, ולנצל סיבי קוטר קטן לספק ביצועים דומים לבדים ארוגים, אך במשקל נמוך יותר. Ppta הוכח בעבר להיות עמיד בפני השפלה הנגרמת על ידי טמפרטורה ולחות1,2, אבל האוגדן עשוי לשחק תפקיד משמעותי בביצועים של עוד למינציה. כך, ההשפעות הכלליות של סביבת השימוש על שריון מבוסס PPTA אינם ידועים8.
עד היום, רק עבודה מוקדמת מאוד בוצעה כדי לאפיין את ההזדקנות של שרפים קלסר בשימוש אלה למינט UD ואת ההשפעות של הזדקנות קלסר על ביצועים בליסטיים של למינציה UD. לדוגמה, במהלך הפיתוח של פרוטוקול המיזוג בשימוש בתקן nij-0101.06, עוד ציפויים הראו סימנים חזותיים של דלאמנציה והפחתות ב-V50 אחרי הזדקנות1,2,8. תוצאות אלו מדגימות את הצורך בהבנה יסודית של תכונות החומר עם הזדקנות, על מנת להעריך את הביצועים המבניים לטווח ארוך של החומר. זה, בתורו, מחייבת פיתוח של שיטות סטנדרטיות לחקור את מאפייני הכישלון של חומרים אלה. המטרות העיקריות של עבודה זו הן לחקור שיטות ושיטות מומלצות לבדיקה מדויקת של התכונות המכאניות של חומרי למינציה של UD ולהצעת מתודולוגיה חדשה לבדיקה לחומרים אלה. שיטות מומלצות להזדקנות חומרי למינציה UD מתוארות גם בעבודה זו.
הספרות מכילה מספר דוגמאות של בדיקת תכונות מכניות של עוד ציפויים לאחר לחיצה חמה על שכבות מרובות למדגם קשיח9,10,11. עבור ציפויים מרוכבים קשיחים, ASTM D303912 ניתן להשתמש; עם זאת, במחקר זה, החומר הוא כ 0.1 מ"מ עבה ולא נוקשה. חומרים מסוימים למינציה משמשים כסמנים מראש לבצע מאמרים הגנה נוקשה כגון קסדות או לוחיות עמידות בליסטיים. עם זאת, דק, גמיש למינציה יכול לשמש גם כדי להפוך את שריון הגוף9,13.
מטרת העבודה היא לפתח שיטות לחקר הביצועים של החומרים בשריון גוף רך, ולכן שיטות הכרוכות בהקשה חמה לא נחקרו משום שהן אינן מייצגות את אופן השימוש בחומר בשריון גוף רך. ASTM הבינלאומי יש כמה סטנדרטים בדיקה שיטות הנוגעות לבדיקת רצועות של בד, כולל ASTM D5034-0914 שיטת הבדיקה הסטנדרטית עבור חוזק והתארכות של בדים טקסטיל (לתפוס מבחן), ASTM D5035-1115 מבחן סטנדרטי שיטה לכוח שבירת והתארכות של בדים טקסטיל (שיטת הרצועה), ASTM D6775-1316 שיטת הבדיקה הסטנדרטית לחוזק והתארכות הWebbing טקסטיל, סרט וחומר קלוע, ו ASTM D395017 מפרט סטנדרטי עבור חסון, Nonmetallic תכתי (ושיטות הצטרפות). סטנדרטים אלה יש כמה הבדלים מרכזיים במונחים של תפסי בדיקה בשימוש ואת גודל הדגימה, כפי שהוזכר להלן.
שיטות המתוארות ב ASTM D5034-0914 ו astm D5035-1115 מאוד דומות ומתמקדות בבדים סטנדרטיים במקום בעלי מרוכבים בעלי עוצמה גבוהה. עבור בדיקות אלה שני סטנדרטים, פרצופים הלסת של אוחז הם חלק ושטוח, למרות שינויים מותרים עבור דגימות עם מתח כישלון גדול יותר מ 100 N/cm כדי למזער את התפקיד של כשל מקל-slip מבוסס. שינויים מוצעים כדי למנוע החלקה הם לרפד את הלסתות, לרפד את הבד מתחת ללסתות, ולשנות את פני הלסת. במקרה של מחקר זה, המתח הכשל המדגם הוא כ 1,000 N/cm, ולכן, זה סגנון של אוחז תוצאות החלקה לדוגמה מוגזמת. ASTM D6775-1316 ו astm D395017 מיועדים לחומרים הרבה יותר חזקים, ושניהם מסתמכים על הידיות. לפיכך, מחקר זה התמקד בשימוש של אוחז.
יתר על כן, גודל הדגימה משתנה במידה ניכרת בין אלה ארבעה סטנדרטים ASTM. סטנדרטים webbing וחסונים, ASTM D6775-1316 ו ASTM D395017, לציין כדי לבדוק את הרוחב המלא של החומר. ASTM D677516 מציין רוחב מירבי של 90 מ"מ. לעומת זאת, סטנדרטים במרקם14,15 לצפות את הדגימה להיות לחתוך לרוחב ולציין 25 מ"מ או 50 mm רוחבו. האורך הכולל של הדגימה משתנה בין 40 ס מ ו 305 ס"מ, ואת אורך מד משתנה בין 75 מ"מ ו 250 מ"מ לאורך תקני ASTM אלה. מאז תקני ASTM שונים במידה ניכרת לגבי גודל הדגימה, שלושה רוחבי שונים ושלושה אורכים שונים נחשבו עבור מחקר זה.
המינוח המתייחס הכנה הדגימה בפרוטוקול הוא כדלקמן: בורג > חומר מקודמן > חומר > הדגימה, שם המונח בריח מתייחס גליל של UD למינציה, חומר מקודמן מתייחס כמות בלתי הפצע של בד UD עדיין מחובר אל הבורג, החומר מתייחס לחלק מופרד של UD למינציה, והדגימה מתייחסת לחלק בודד להיבדק.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הליך גזירה עבור דגימות של כיוון פיתול החתוכים בניצב לציר הגליל
- זיהוי בורג של חומר חד כיווני שייבדק.
הערה: אין עיוות (משמש לתיאור הכיוון הניצב לציר הגליל) ו-בד סריגים אלסטי (משמש לתיאור הכיוון המקביל לציר הגליל) במובן הטקסטיל המסורתי, כיוון שהחומר המשמש כאן אינו ארוג, אך מונחים אלה מושאלים ב r בהירות. - הסרת הברק באופן ידני כדי לחשוף את החומר הקודמן (כלומר, החומר המזוהה שאינו מגיע מהבורג אך עדיין מחובר לברק).
הערה: רוחב הבורג הזה יהפוך לאורך הכולל של החומר (עיין באיור 1b), כך שאורכו של 300 מ"מ (מתאים לאורך הדגימה של 600 מ"מ), באמצעות ההליך ותפסי הבדיקה המפורטים להלן, פיסת חתך החומר מן הבורג צריך להיות רחב 600 מ"מ. אורך פיסת החומר הזה יהיה הרוחב של הבורג שבו החומר מגולגל (כ 1,600 מ"מ, במקרה זה). מתוארים באיור משלים 1b. - ודא באופן חזותי שכיוון הסיבים הראשיים מקביל לרוחב הבורג, כפי שמוצג באיור 1b. כיוון הסיבים של השכבה העליונה של החומר (כלומר, אשר הצופה רואה כאשר מביט מטה אל הדגימה) הוא כינה את כיוון הסיבים העיקריים.
- חותכים כרטיסיה קטנה בחומר הקודמן עם אזמל, כ 3 מ"מ רוחב, עם אורך הלשונית מיושרים במקביל עם כיוון הסיבים העיקריים של החומר הקודמן, כפי שמוצג באיור 1c משלים.
- אחוז את הלשונית באופן ידני ומשוך אותו למעלה כדי לקרוע את הלשונית ולחשוף את הסיבים בשכבה שמתחת, הפועל בניצב ללשונית. המשך למשוך בלשונית עד ששתי השכבות הופרדו לאורך כל החומר הקודמן ( איור משלים 1d).
הערה: שלב זה יפיק אזור שבו רק סיבים מצולבים גלויים, כפי שמוצג באיור 1d משלים. - הסר את כל הסיבים רופף השכנה את סיבי הצלב חשוף שנותרו מקצה הלשונית.
הערה: במערכת למינציה הנוכחית, היא נצפתה כי הסיבים אינם מקבילים באופן מושלם (כפי שמוצג באיור 1) וכי הם עלולים לעבור מעל סיבים שכנים. כך, סיבים השכנה להפריד לעיתים קרובות להפריד בתהליך זה. הסיבים השכנים שאינם רופפים עשויים להיות במרחק של 1 – 2 מ"מ מהנתיב הצפוי של הכרטיסייה המשמשת להפרדה. - באמצעות אזמל רפואי, לחתוך לאורך סיבי הצלב חשוף, ובכך להפריד את פיסת חומר מקודמן מן הבריח.
- לקבוע את המרחק לחתוך כי מקהה את הלהב, גורם חתך נקי פחות (כלומר לאחר 400 ס מ של חיתוך החומר הזה, אזמל יכול להיות עמום ושרוט, כפי שמוצג איור משלים 2 ו איור משלים 3). החלף את הלהב לפני שהוא הופך לעמום, או אם הוא ניזוק. בדוק מספר כלי חיתוך בעת בדיקת סוג אחר של חומר כדי לקבוע את הטוב ביותר.
זהירות: יש לקחת את הטיפול בעזרת כל הלהבים החדים או כלי החיתוך כדי למנוע פציעה. כפפות לחתוך עמידים ניתן לענוד בשלב זה כדי להפחית את הסיכון לפציעה.
- לקבוע את המרחק לחתוך כי מקהה את הלהב, גורם חתך נקי פחות (כלומר לאחר 400 ס מ של חיתוך החומר הזה, אזמל יכול להיות עמום ושרוט, כפי שמוצג איור משלים 2 ו איור משלים 3). החלף את הלהב לפני שהוא הופך לעמום, או אם הוא ניזוק. בדוק מספר כלי חיתוך בעת בדיקת סוג אחר של חומר כדי לקבוע את הטוב ביותר.
- הפוך את החומר, כך שכעת, כיוון הסיבים העיקריים הוא בכיוון העיקום.
הערה: מכיוון שכיוון הסיבים העיקריים מתייחס לשכבה המוצגת (השכבה העליונה), הפיכת החומר מעל תשנה את כיוון הסיבים העיקריים מ-בד סריגים אלסטי לפיתול (ראה משלים איור 1b). - סמן את קווי האחיזה על החומר המיושר לכיוון ה-בד סריגים אלסטי.
הערה: קווים אלה פועלים מקצה מיוצר לקצה מיוצר, במקביל לקצוות החתוכים ו-115 מ"מ מקצוות אלה לחתוך. אלה יהיו עוד הסביר בשלב 4.4.1, אבל את קווי אחיזה הם קווים המשמשים בעת טעינת דגימות (אשר חתוכים מאוחר יותר) לתוך אוחז בדיקות מתיחה. - לקבוע את כיוון הסיבים העיקריים עבור הדגימה להיות גזור מן החומר, באמצעות שלב 1.3.
הערה: שים לב לכך שכיוון הסיבים עשוי שלא להיות בדיוק בניצב לקצה היוצר; במקרה כזה, עקבו אחר קו הסיבים המדוייק. הימנע מהאזור שליד הקצה המיוצר, מכיוון שייתכן שהוא אינו משקף במדויק מאפייני חומר בצובר. - האוריינט החומר על מתאים הריפוי העצמי המתאים מחצלת חיתוך כי הוא גדול מספיק כדי להתאים את רוחב החומר (בין הקצוות לחתוך) אורך (כיוון weft) של לפחות 300 מ"מ, כפי שהוא מופנה בשלב 1.16.
- יישר בזהירות את כיוון הסיבים עם קווי הרשת שעל מחצלת החיתוך. השתמש בקצה החתוך של החומר כמנחה בציפוי החומר; עם זאת, יישור כיוון הסיבים של הדגימה הוא החשוב ביותר.
- הקלטת את החומר למשטח החיתוך.
הערה: אין למקם את הקלטת במקום כלשהו ליד מרכז הדגימה; במקום זאת, יש להשתמש בו במה שיהיו קצות הדגימות מהחומר. הקצוות יהיה אוחז כאשר הדגימה נבדק; לכן, כל נזק שנגרם לחומר על-ידי הקלטת ממוזער. מדביק רק את פינות החומר כי הם רחוקים מן החתך יבטיח כי החומר לא יזוז וכי, כאשר חיתוך הדגימה, הלהב לא יהיה גם חיתוך קלטת. נייר דבק נמוך (לדוגמה, קלטת הציור) עובד היטב משום שהוא מספיק טוב כדי לשמור על הבד במקום מבלי לפגוע בחומר כאשר הוא מוסר.
- חותכים את הדגימות מהחומר בעזרת הלהב והקצה הישר. . הרצועות הנוצרות הן הדגימות אל תתנו לחומר לנוע בתהליך זה; אחרת, לקבוע את כיוון סיבים מחדש ולחדש את החומר בהתאם.
- מניחים את הקצה הישר במיקום הרצוי המתאים לרוחב הדגימה המתאים (כלומר, 30 מ"מ). שים לב האזמל הרפואי דק מספיק כי אין היסט במיקום של הקצה הישר הוא הכרחי כדי להסביר את מיקום החיתוך. יישר את הקצה הישר לרשת על מחצלת חיתוך או כל קו התייחסות אחר מבוסס-משתמש על מחצלת חיתוך.
- הצמד את הקצה הישר למקומו על-ידי הצבת צורה בשני הקצוות של הקצה הישר. בדקו את המיקום של הקצה הישר לאחר הצבת הצורה, מכיוון שהיא הועברה בתהליך הלאורך.
- חותכים את הדגימה הרחק מן החומר לאורך הקצה הישר, באמצעות אזמל רפואי. ודא שחתך אחד, נקי וחלק, עם מהירות ולחץ קבועים.
הערה: לחץ מסוים יכול להיות מיושם על ידי הלהב נגד הקצה הישר כדי לשמור על חיתוך הלהב בדיוק בקצה הקצה הישר.
התראה: יש לנקוט טיפול כדי להימנע מפציעה, לכן רצוי לחבוש כפפות שאינן עמידות כאשר מטפלים באזמל הרפואי. יתרה מזאת, מכיוון שניתן להשיג את החיתוך החלק בזמן החיתוך לגוף, לבישת סינר או מעיל מעבדה מומלץ. - בדוק את הקצה החתוך של הרצועה מתחת למיקרוסקופ. שנו את הלהב אם לקצה החתוך יש סיבים בולטות באופן משמעותי או פגמים אחרים בהשוואה לחתך שנעשה בעזרת להב חד וחדש.
- בטל את התפס את הקצה הישר, ודאג לכך שהחומר לא יזוז בתהליך. אם החומר אכן זז, קבע מחדש את כיוון הסיבים והעבר את החומר בהתאם.
- חזור על שלבים 1.12 – 1.15 עד למספר המרבי של דגימות שניתן לגזור מ-300 מ"מ החומר התקבל.
הערה: עבור דגימות עם רוחב של 30 מ"מ, 300 מ"מ של חומר הוא שווה ל 10 דגימות, ואילו עבור דגימות עם רוחב של 70 מ"מ, זה שווה ל 4 דגימות. זו מגבלה 300 mm נקבע לעבוד היטב עבור למינציה חד כיווני למד כאן אך עשוי להשתנות עבור ציפויים אחרים. - חזרו על צעדים 1.10 – 1.11 לפי הצורך (כלומר, קבעו מחדש את כיוון הסיבים הראשי והעבר את החומר לפני שתמשיכו לחתוך עוד דגימות).
הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול כאן. אם אין להשתמש בדגימות באופן מיידי, אחסן אותן במיקום חשוך ומקיף.
2. הליך גזירה של דגימות וכיוון שנחתכו לאורך ציר הגליל
הערה: אין עיוות ו-בד סריגים אלסטי במובן הטקסטיל המסורתי, כמו החומר המשמש כאן אינו ארוג, אבל מונחים אלה מושאל לבהירות.
- לקבוע את רוחב ואורך של החומר הרצוי לפי מספר וגודל של דגימות לגזור.
הערה: עבור למינציה כיווני זה ועבור דגימות עם אורך מד של כ 300 מ"מ, שני דגימות הניח קצה לקצה ניתן לגזור לאורך רוחב הבריח. כך, סט של 40 דגימות עשוי להיות גזור בשתי עמודות של 20 דגימות כל אחד, כפי שמוצג באיור 4, לפני ניתוק החומר מן הגליל. אם הרוחב של הדגימות הוא 30 מ"מ, אז החומר צריך להיות גזור ב 20x רוחב של הדגימה (כמו שיש 20 דגימות לכל עמודה) עם קצת שטח נוסף (כלומר, 610 מ"מ).- לקבוע את כיוון סיבים לאורך בד סריגים אלסטי עבור רוחב הריבית, בעקבות ההוראות מתוך שלבים 1.4 – 1.6.
- חותכים את סיבי הצלב החשופים (כלומר, מעבר לסיבי העיוות) באמצעות להב, ובכך מפרידים את החומר הקודמן מן הבריח.
זהירות: יש לקחת את הטיפול בכל הלהבים החדים או בכלי החיתוך, כדי למנוע פציעה. כפפות לחתוך עמידים ניתן לענוד בשלב זה כדי להפחית את הסיכון לפציעה.
- היכונו לחתוך אורכי התואמים את אורך הדגימה הרצויה (כלומר, לחתוך את כיוון העיוות על אורך הדגימה של עניין). כדי להשיג 300 mm אורך למדוד (המתאים לאורך הדגימה 600 mm הכולל), באמצעות ההליך ואת תפסי בדיקה המצוין להלן, זכור כי החומר צריך עכשיו להיות 600 mm x 610 mm.
- בצע את השלבים 1.9 – 1.17 כדי לגזור את הדגימות הרצויות.
הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול כאן. אם אין להשתמש בדגימות באופן מיידי, אחסן אותן במיקום חשוך ומקיף.
3. ניתוח שיטות חיתוך ע י סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני
- הכינו את הדגימות לניתוח על-ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני (SEM) על-ידי חיתוך ריבועים של כ 5 מ"מ באורך וברוחב, שימור לפחות שני קצוות הכיכר מטכניקת החיתוך של הריבית. אלה הקצוות שנשמרו צריך להיות מזוהה הם הקצוות כי יהיה להעריך מתחת למיקרוסקופ.
- הר את הדגימות על מחזיק מדגם SEM על ידי שמירה עליהם עם מלקחיים על קלטת פחמן דו צדדית מתאים.
- העילו את הדגימות בשכבה דקה (5 ננומטר) של חומר מוליך, כגון פלדיום זהב (Au/Pd), כדי להמתיק את השפעות טעינת המשטח תחת מיקרוסקופ אלקטרון סריקה.
- העמיסו את הדגימות לתוך מיקרוסקופ אלקטרוני סריקה ולדמות אותם בערך 2 kV האצת מתח עם 50-100 הרשות הפלסטינית זרם. החל הגדרות ניטרול הטעינה כדי לטעון מונה השפעות במידת הצורך.
4. בדיקות מתיחה של מדגמים של UD למינציה
- למדוד את להתמודד כדי לקבוע את ההבדל בין ערך המיקום המקורי הוצלב ואת המרחק בין איפה הדגימה לקשר העליון והתחתון אוחז תחת מתח מינימלי. קרא את המיקום הוצלב מתוכנת הבדיקה. לחשב את האורך מד אפקטיבי מתוך זה על ידי מדידת אורך מד אפקטיבי במיקום זה הוצלב. הוסף את ההיסט (כמות ההזחה) למיקום הוצלב כדי לקבוע את אורך מד התוקף (אורך מד הזמן האפקטיבי הנמדד פחות מהמיקום הוצלב).
- מספר את הדגימות שהוכנו על פי סעיפים 1 ו-2 עם סמן קבוע רך משופעת כך את הסדר שבו הם היו מוכנים ברור. סמן גם מידע נוסף, כגון תאריך ההכנה והאוריינטציה.
הערה: הדגימות המשמשות במסמך זה כוללים מימדים של 30 מ"מ x 400 מ"מ-אך מידות לדוגמה עשויות להשתנות לחומרים אחרים-והתקבלו על-ידי ביצוע הפעולות בסעיף 1 או בסעיף 2. אם אין להשתמש בדגימות באופן מיידי, אחסן אותן במיקום חשוך ומקיף. - אם המתח נמדד באמצעות הארכת וידאו הרחבה, לסמן באופן ידני את נקודות מד עם סמן קבוע, באמצעות תבנית לעקביות, כפי שמוצג באיור 5a, כדי לתת נקודות עבור הארכת וידאו כדי לעקוב ולכן, למדוד זן. אם המתח יחושב מהתזוזה הצלבות, דלג על שלב זה.
- לטעון את הדגימה לתוך מרכז אוחז.
- הכנס את סופו של הדגימה דרך הפער בתוך הקפיסטן ומקם את סופו של הדגימה בשורת האחיזה שצוירה בשלב 1.9, כפי שמוצג באיור 5b. לטפל למרכז את הדגימה על האוחז על ידי יישור המרכז של הדגימה בתוך כ 1 מ"מ ממרכז הידיות.
- להפוך את כנן למיקום הרצוי, וודא לשמור על הדגימה ממורכז. השתמש במכשיר מתוך שימוש-לדוגמה, מגנט שהונח על הדגימה אם האוחז מגנטי-כדי להחזיק בעדינות את הדגימה במקומו, ולנעול את הקפסטן במקום עם הפינים הנועלים.
- חזור על הצעדים 4.4.1 ו 4.4.2 עבור הקצה השני של הדגימה.
- החלת טעינה מראש של 2 N או מטען קטן כראוי.
- הקלט את התזוזה הטבלת הצלבות בפועל.
- תכנת את המכשיר כדי לבצע את הבדיקה מתיחה, בקצב קבוע של הארכה של 10 מ"מ/מינימום, באמצעות וידאו exten, או העקירה הוצלב להקליט את המתח, ולחץ להתחיל להתחיל את הבדיקה.
- נטר את התצוגה והפסק את הבדיקה כאשר המדגם התקלקל, כפי שמעידים על אובדן של 90% בעומס הנצפה בתצוגה. הקלט את הלחץ המקסימלי, שהוא זהה למתח הכשל בשל אופי החומר, ומתח הכשל המקביל. חזור על שלבים 4.3 – 4.8 עבור שאר הדגימות.
- . שמור את הדגימות השבורים לניתוח נוסף
- בדוק אם יש מתח בכישלון כפונקציה של מספר דגימה ומיקום הדגימה המקורי בחומר, כמו גם סימנים אחרים של נתונים בעייתיים, למשל, נקודות נתונים לסטות מאוד מן התפלגות Weibull18 , ו לחקור גורמים אפשריים, כגון דגימות פגומות במהלך ההכנה או הטיפול, לפני שתמשיך.
5. הכנת דגימות לניסויים בהזדקנות
-
. בתחילת ניסוי הזדקנות
- לחשב את הכמות הכוללת של החומר הדרוש למחקר לכל מצב סביבתי ומבוסס על תוכנית הפקת דגימות של כל חודש עבור 12 חודשים.
הערה: עבור מחקר זה, 40 דגימות לכל מיצוי וכסך של 12 עקירות שימשו למטרות תכנון. - גזור את הכמות הכוללת של החומר הדרוש עבור כל תנאי. חותכים כל רצועה רחב מספיק כדי להתאים את המספר הנדרש של דגימות ועוד לפחות 10 מ"מ.
הערה: 5 מילימטר נוסף של חומר יהיה חתוך מכל צד של הדגימה לפני ביצוע בדיקות מתיחה. החומר הנוסף משמש כי הקצוות של דגימות עלול להיפגע עקב טיפול במהלך פרוטוקול ההזדקנות. - מניחים את רצועות ההזדקנות לחתוך במגשים להציב בחדר הסביבה כפי שמוצג באיור 5Cמשלים. המגשים המשמשים במחקר זה יכול להכיל כ 120 רצועות.
- בחר תנאי חשיפה עבור המחקר הסביבתי בהתבסס על השימוש הצפוי וסביבת האחסון של החומר2.
הערה: במחקר זה, שימש באופן כלשהו 70 ° צ' צלזיוס ב 76% לחות יחסית (RH). - מתכנת חדר סביבתי לתנאי טמפרטורת חדר יבשים (למשל כ -25 ° c ב -25% לחות יחסית). הניחו לחדר להתייצב בתנאים אלה ולאחר מכן, הניחו את מגש המדגם על ארון התקשורת בחדר, הרחק מהקירות וממיקומים בחדר הנראים למשיכת עיבוי.
- התוכנית החדר הסביבתי לטמפרטורה הרצויה כפי שנקבע בשלב 5.1.4, להשאיר את הלחות כ 25% RH.
- ברגע שהתא יוצב בטמפרטורת היעד משלב 5.1.4, התוכנית הקאמרית כדי להגדיל את הלחות לרמה הרצויה כפי שנקבע בשלב 5.1.4.
- בדקו את הלשכה היומית כדי לוודא שאספקת המים והסינון נאותים, ושימו לב כאשר מתקיימים תנאים מחוץ לסובלנות. הקלטת סטיות והפסקות ביומן בחלק הקדמי של כל תא או במחברת סמוכה היא פרקטיקה טובה.
- חזור על שלבים 5.1.5 – 5.1.8 לכל שאר סוגי הריבית.
- לחשב את הכמות הכוללת של החומר הדרוש למחקר לכל מצב סביבתי ומבוסס על תוכנית הפקת דגימות של כל חודש עבור 12 חודשים.
-
מחלץ רצועות חומר מואבות לניתוח
- כאשר מוכן לחלץ את רצועות החומר הישן מן החדר הסביבתי לניתוח, התוכנית הראשונה בחדר כדי להקטין את הלחות יחסית ל 25% לעומת RH.
- לאחר שחדר הסביבה התייצב במצב לחות נמוכה, יש לתכנת את הטמפרטורה לירידה, בקירוב, בטמפרטורת החדר או ב -25 ° c. שלב זה מונע עיבוי בעת פתיחת דלת התא.
- לאחר שחדר הסביבה התייצב בתנאים של צעד 5.1.5, פתח את החדר, להסיר את המגש המכיל את רצועות החומר המיוחלת, להוציא את הרצועות הרצויות, ולמקם אותם במכולה מסומן.
- . החזר את המגש לחדר הסביבה
- בעקבות ההליך שניתן בצעדים 5.1.6 ו 5.1.7, להחזיר את החדר לתנאי הריבית, אם ממשיכים את המחקר ההזדקנות. אם לא, אז זה יכול להישאר במצב הסביבה הנומינלית.
- הקלט את החילוץ ביומן החדר, אם נעשה שימוש באחד.
- חותכים את הדגימות מרצועות החומר הזקן, בעקבות השלבים 1.7 – 1.17.
- בדוק את הדגימות כמתואר בסעיף 4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
חזרות רבות של גזירה ובדיקות נערכו כדי לחקור מספר משתנים שונים. חלק מהמשתנים שנבחנו כוללים את טכניקת הגזירה ומכשיר החיתוך, את קצב הבדיקות, את מימד הדגימה ואת הידיות. ממצא קריטי אחד היה החשיבות של יישור הדגימות עם כיוון הסיבים. הליכי ניתוח נתונים (ניתוח עקביות, טכניקות weibull, נחישות חריג חשוד טעות, וכו ') נדונים להלן, כמו שיקולים להזדקנות.
ג מאוזן טכניקה/כלי
מכשיר החיתוך עלול להשפיע על המתח הנמדד כישלון בשל רמות הדיוק השונות הקשורות לכל סוג של כלי חיתוך. הדגימות שאליהן מוזכרים האיור 2, איור 3, ואיור 4 כולם נחתכו עם חותך בד מופעל חשמלית. לעומת זאת, כל הדגימות האחרות נחתכו בהליך המתואר לעיל בסעיף 1 של הפרוטוקול, והתוצאות עבור דגימות אלה מוצגות באיור 8 ובאיור 10. הדגימות לחתוך עם חותך בדים מופעל היה מתח כישלון ממוצע של 872 MPa (סטיית תקן של 46 MPa, 102 דגימות), בעוד דגימות בגודל דומה לחתוך עם אזמל רפואי היה מתח כישלון ממוצע של 909 MPa (סטיית תקן של 40 MPa, 40 דגימות). תוצאות אלה אינן מפתיעות, כאשר בדיקה מקרוב יותר של הקצוות של הדגימות מראה כי חותך בד מופעל יוצר קצה משונן הרבה יותר מאשר אזמל, כפי שנראה באיור 5, ביעילות מצמצמת את רוחב הדגימה.
ההבדל בביצועים מכניים בין דגימות לחתוך באמצעות שני כלי החיתוך הובילו לחקירה מובנית של כלי חיתוך שונים. דגימות נחתכו באמצעות כל כלי ולאחר מכן התמונה. איור 6, איור 7, ומשלים איור 7 מראים את הקצוות הנובעים בהגדלה גבוהה, ומשלים איור 8 בהגדלה נמוכה יותר, עבור) חותך בד חשמלית מופעל, ב) סכין קרמיקה, c) חותך קרמי מדויק, d) להב רוטרי, e) כלי שירות, ו f, אזמל רפואי.
נראה שיש גם אזורים מקומיים של נזק ואזורים רחבים יותר של נזק שהוצגו בתמונות אלה. הנזק המותאם לשפות אחרות נצפה כאשר סיבים בולטים מקצות סיבים בלויים או קצה של סיבים מכופף ומשוטחים על ידי הלהב כמו באיור 6a. האזורים הרחבים יותר של הנזק נחשבים כהטיה והתחברות פוטנציאלית, המתרחשת בסיבים הצולבים.
איור 6 ואיור 7 מראים כי השימוש באזמל מספק את החתך הנקי ביותר עם נזק מקומי ביותר, כמו איור 6f ואיור ו 7f מתארים חתכים מנקה מאשר לראות לוחות אחרים של איור 6 ו . איור 7 סיבי הצלב להראות שום ראיה של הסיבים החיתוך עקב החתך, ואת הנזק בסוף סיבי הצלב מוגבל כמחצית קוטר סיבים. סכין השירות יוצרת אזור ניזוק מעט יותר; עם זאת, מקטעי סיבים הצלב המתקבל הם נקיים יותר מאשר אלה ניצול שיטות חיתוך אחר מאשר אזמל. כל שיטות החיתוך האחרות יוצרות נזק מקומי במידה גדולה יותר מקוטר סיבים אחד. הן האזמל ואת הסכין כלי הם חדים מספיק כדי לפצל סיבים לאורך אורכו יכול לגרום לקצה מרופט מעט, כפי שניתן לראות באיור 5f, g. הדבר מנוגד לאיור 7d המשלים , שבו החותך הקרמי מדויק פוגע בסיבי הקצה על ידי שיטוח אותם במקום לחתוך אותם. חיתוך דרך סיבי הקצה אינו גורם לאזור ניזוק גדול בחלק הרחב של הדגימה, אשר ייווצר אם הקצה היה להוציא סיבי החוצה.
איור 5, איור 6a, ו משלימה איור 7b להראות נזק אופייני עקב חותך בד חשמלית מופעל. הוא יוצר קצה מרוכך מאוד במגוון קשקשים באורך. הסכין כלי קרמיקה חותך בסעיפים קטנים, גרימת delamination בקנה מידה גדול ולהטות בקבוצות של סיבים, כפי שניתן לראות באיור 6b ואיור 7c. זה נפוץ פחות עם חותך קרמי דיוק, למרות התוצאות הללו אינם נטולי חתכים מחוספס סיבים שחוקים, כפי שנראה באיור המשלים 8e. חתכים שנעשו עם להב רוטרי אינם ישרים כמו שיטות חיתוך אחרים (כפי שניתן לראות באיור 7e, משלים איור 8f, g, ואיור 7e, b) והוא יכול להיות בקנה מידה גדול הנסיגה סיבים (משלים איור 7e). התמונות של חתכים שנעשו על ידי סכין כלי ואזמל רפואי להראות ראיות קטנות של הטיה בקנה מידה גדול, הדלאמנציה, או הנסיגה סיבים, כפי שנראה באיור 6e, f, איור 7e, f, ו איור 7e, h. השוואת משלים איור 8h עם משלים איור 8h, אזמל רפואי מהווה יתרון טוב יותר מאשר סכין השירות, עם סיבים מחוקים פחות בולטות, למרות ששתי השיטות, סיבים כאלה נצפו רק מדי פעם.
כאשר חותכים דגימות דיוק לבדיקה של SEM, האזמל נותן את הביצועים הטובים ביותר. הסכין כלי קרמיקה מושך את הסיבים בתחילת וקצות חתכים, כמו גם חותך קרמיקה דיוק. סכין כלי המתכת מציגה מקסימום סיבים מושך בתחילת חתך. חיתוך חתיכות מדגם קטן יותר עם חותך בד מופעל או להבי רוטרי יכול להיות מאתגר ולא מעשי.
האזמל הרפואי הוא המדוייק ביותר. בחיתוך הקרוב ביותר לקצה הישר חותך קרמי דיוק יש היסט גדול מן הקצה ישר, לעומת זאת, המוביל יותר שגיאה בחיתוך רוחב מדויק של הדגימה. חותך בד רוטרי לא תמיד לחתוך את החומר אבל, במקום, קפלי אותו בנקודת הלהב. חותך הבד החשמלי לא ניתן להשתמש נגד קצה ישר, כך קשה לעשות לחתוך ישר לחלוטין עם הכלי הזה. לפיכך, האזמל הרפואי נוטה לתת את החתך הישר ביותר הקרוב ביותר לשוליים הישרים. מומלץ גם כי להב החיתוך מוחלף אם הוא נחתך או ניזוק, או אם הקצוות החתוכים על הדגימות לא מופיעות יותר כשהן מושוות תחת מיקרוסקופ לקצוות החתוכים בלהב טרי.
חשיבות של יישור דגימות עם כיוון סיבים
סט מוקדם של בדיקות הורכב של 40 דגימות שנחתכו באמצעות חותך הבד חשמלי היה רוחב של 25 מ"מ ו למדוד אורך של 150 מ"מ. דגימות אלה נבדקו בשיעור טעינת הזחה של 40 מ"מ/min, באמצעות עיצוב האחיזה הראשונית הלא ממוטבת. הבדיקות הראו כי דגימות 1 עד 20 היו מיושר היטב עם כיוון סיבים, בעוד דגימות 21 עד 40 היו מיושרים בטעות על ידי פחות מ 2 ° (כלומר, כיוון הסיבים לא היה מקביל לכיוון העיקרי של הדגימה). כאשר דגימה אינה מיושרים, התנהגות אופיינית נצפתה במהלך הבחינה. צד אחד של הדגימה יהיה להטות כלפי מעלה בעוד הצד הנגדי מזמרה כלפי מטה, כגון קו שצויר ישר על פני הדגימה לפני הבדיקה לא יהיה ישר יותר. זה מתואר בתוספת איור 6 והוא בשל סיבי הקצה לא להיות בשתי הקפיסטנס.
בשל חוסר ההתאמה של דגימות 21 עד 40, יש הבדל ברור בין הלחץ המקסימלי (המתרחש בכישלון) של דגימות 1 עד 20 לעומת דגימות 21 עד 40, כפי שניתן לראות באיור 2. איור 2a מציג את המתח המקסימלי (המתרחש בכישלון) כפונקציה של מספר הדגימה עבור הדגימות שאינן מיושרות. אוכלוסיית הומוגנית של מתח מירבי תופץ באופן שווה על פני כל האזור, כמו באיור 2b. עם זאת, באיור 2a, אין נתונים ברבעים הראשון והשלישי, מלבד אחד חריג חשוד טעות ברביע 3, מסומן כדוגמה מספר 13. איור 2 ג הוא מגרש weibull של שתי הקבוצות וכולל את גבולות הביטחון 99% עבור הפצות weibull המשויכים. ההפצות מתוך 20 הדגימות הראשונות, קבוצה 1, ו-20 הדגימות הנוספות, קבוצה 2, שונות שוב, עם דגימות 1 עד 20 המציגות מתח גבוה יותר לכישלון מאשר דגימות 21 עד 40. התבוננות זו מובהר עוד יותר באיור 2d, שבו הדגימה החיצוני, מספר 13, הוסר. באיור 2d, רק נקודת נתונים אחת מחופפת בקושי לגבולות הביטחון של 99% של הקבוצה האחרת; אחרת, אין חפיפה בנתונים.
שגויה של הדגימה עם כיוון הסיבים של החומר הוכח לתת תוצאות חלשה מטעה, כמו היישור ביעילות מצמצמת את רוחב הדגימה. זה יכול להיות נמנע על ידי קביעת לעתים קרובות את כיוון סיבים במהלך גזירה, מטפל כדי למנוע את החומר מפני הסטה, ומדידה מנקודה קבועה על השטיח חיתוך (בהשוואה לקצה הדגימה) כאשר חותכים את הדגימות. ניתן לראות התאמה מוטעית במהלך בדיקה באמצעות דפוס העיוות האופייני, כפי שמוצג באיור 6. אם הדגימות אינן מיושרות באותה מידה, ההשפעה תהיה בעיקר בפרמטרים של קנה המידה של Weibull. לעומת זאת, אם הדגימות אינן מיושרות באופן אקראי, הן הצורה והן הפרמטרים של שינוי הגודל של Weibull יושפעו.
תיאוריה
כאשר נבדק במתח לאורך כיוון הסיבים, ניתן להניח שהציפויים מתנהגים באופן דומה לגרר, המורכב מסיבים מקבילים במטריצה. כאשר סיבים מנתקים, הוא יהיה להפיץ את העומס שלה על סיבים שכנים על פני כמה רוחב ואורך, ומודל שימושי יכול להיבנות סביב הרעיון של שרשרת של צרורות קטנים של חוטים, שבו החוטים ששרדו חולקים את העומס באופן שווה. אז באופן בלתי נמנע, תכונות חוזק סיבים ומאפייני רצועה קשורים, כפי שמתואר על ידי קולמן19 – 23. דיון מפורט על התיאוריה הישימה ניתן למצוא גם בפיניקס ובבייליין24, ואת המאפיינים תלויי הזמן של סיבים טופלו פיניקס ו ניומן25, 26. תיאוריה זו מפתחת התפלגות כישלון של Weibull החל מן ההנחה כי התרחשות של פגמים טבעיים, הטבועה לאורך סיבים מתוארת היטב על ידי מודל פואסון-Weibull. מזה, אפקט גודל באופן טבעי נופל. במילים פשוטות, ככל שנפח החומר גדול יותר, הירידה במתח הכשל. זאת בשל העובדה, כי בנפח גדול יותר של חומר, יש סיכוי גבוה יותר כי הפגמים הטבעיים, הטבועים בסיבים יהיה לאתר, יצירת נקודה חלשה, ולכן, הפחתת מתח הכישלון.
טי שיעור מעניין
טבלה 1 מציגה השוואה בין תוצאות באמצעות שלושה קצבי טעינה שונים. ככל שקצב הטעינה גובר, גם מתח הכשל גובר. לא נראה שיש השפעה על מאמץ הכישלון, כך מודולוס גם נראה להגדיל עם קצב טעינה גובר.
היתרון של בדיקות בקצבי טעינה שונים הוא שהבדיקות מנסות לחקור היבטים שונים של הקומפוזיט. בדיקות איטיות מבוססת יותר על מאפייני המטריצה, במיוחד מטריצה להטות, בעוד בדיקות מהירות לחקור בעיקר את הלחץ של כשל סיבים25, 26. חשוב לבחור שיעור טעינה כדי לבחור אחד שלוכד את התנהגות הריבית.
של רוחב פקמן
Table 2 מציג את האפקט של הגדלת רוחב הדגימה. על ידי הגברת רוחב הדגימה, את השפעות הקצה מחיתוך צריך להיות פחות חשוב כמו שהם לוקחים פחות רוחב הדגימה. כמו כן, אי דיוקים במדידת רוחב הדגימות הופכים לפחות חשובים. עקביות מוגברת עם רוחב דגימה מוגברת הוא נצפתה בירידה של סטיית התקן של מתח הכשל. ברוחב של 10 מ"מ, מתח הכשל הממוצע נמוך יותר, וסטיית התקן גבוהה יותר מזו של דגימות רחבות יותר, ומרמזת על כך שדגימות צרות יכולות לסבול מהשפעות קצה משמעותיות. זן כישלון פוחתת עם רוחב הולך וגובר, אולי גם בשל ההשפעה הפוחתת של תופעות הקצה.
ככל שרוחב הדגימה רחב יותר, כך ההשפעה תהיה קטנה יותר מהשפעות הקצוות, ולכן, העקביות המוגברת של הדגימות. לכן, דגימות רחבות יותר מפיקות תוצאות טובות יותר. עם זאת, יש הסחר במונחים של הוצאות החומר ואת העלות של להתמודד לבחון רחב יותר, ולכן חזק יותר, דגימות.
כפי שהוזכר לעיל, התאוריה מנבאת ירידה במתח הכישלון ברוחב24הולך וגובר. הדבר מציין בעת השוואת דגימות שאינן 30 מ"מ עם הדגימות של 70 מ"מ. הירידה הגדולה במתח הכישלון של הדגימות של 10 מ"מ מעלה כנראה בשל המשמעות המוגברת של השפעות הקצה ברוחב צר כזה.
של אורך פקמן
כפי שהוזכר קודם לכן, התיאוריה מנבאת ירידה בלחץ הכישלון באורך הגובר24. התוצאות המוצגות בטבלה 3 להראות את זה אבל הם מבולבל גם על ידי שיעור ההעמסה להיות קבוע ב 10 מ"מ/min, במקום להחזיק את קצב הזנים קבוע. הפחתת קצב המתח (כפי שקורה עם קצב טעינה קבוע של 10 מ"מ/מינימום ואורך מד הולך וגובר) גורם גם לירידה במתח הכישלון. סטיית התקן עבור מתח הכישלון מגדילה יותר מאשר יכול פשוט להיות מוסבר על ידי שיעורי זן שונים. תופעה זו יכולה להיות משום שדגימות ארוכות יותר קשה לחתוך, וסיבי קצה תמיד לקבל לחתוך איפשהו לאורך הקצה, ביעילות להקטין את רוחב הדגימה באופן אקראי. דגימות ארוכות יותר מאשר אורך זרועו של החותך קשים במיוחד, כפי שהוא כבר לא ניתן לחתוך אותם עם חתך חלק אחד עם מהירות מתמדת. הירידה במתח הכישלון כמו עליות אורך מציין כי לא כל הירידה במתח הכישלון נובע מקצב הזנים איטי יותר עבור דגימות ארוכות יותר.
דגימות נבדק לכישלון עם אורך מד של 100 מ"מ בדרך כלל להראות delamination בכל אורך מד הדגימה כולה. דגימות נבדק לכישלון עם אורך מד של 900 מ"מ, התצוגה מתרחשת רק באזור (בדרך כלל ליד האמצע) של מד, השארת חלק ניכר של הדגימה ללא פגע, כפי שניתן לצפות ממודל שרשרת של צרורות.
אוחז
האוחז צריך להיות בסגנון כנן. מסתובבים מספקים נוחות רבה יותר בטעינה, ורק ארבעה מיקומי נעילה לקפיסטאן מסייעים להבטיח עקביות. הקפיסטאן תופס כי קרוב ומהדק על החומר ניתן להשתמש בחומרים חלקלק חזק במיוחד. עם זאת, הפתיחה קבוע השימוש בעבודה זו מחקר עבור UHMMPE ואראידים.
מחקר נעשה השוואת שני סוגים שונים של אוחז, באמצעות חומר שונה. עבור הסט הראשון, הקפיסטן היה קבוע, והדגימה לא היתה מיושרת עם תא העומס אבל, במקום זאת, היסט על ידי חצי רוחב של הקפיסטאן. הסט השני כללה מסתובבים עם סיכות כדי לנעול אותם במקום במהלך הבדיקות. יתר על כן, הקפיסטנס האלה היו לקזז כדי ליישר את הדגימה עם תא עומס, ובכך, למנוע רגע על תא עומס במהלך טעינת. ההפצות של טעינת הכשל היו דומות מאוד לידיות אלה, כפי שמוצג באיור 8. אוחז מסתובבת עשוי לתת התפלגות שולית חלשה יותר מאשר אוחז קבוע, כנראה בשל הרדיוס הרחב שלהם כנן, ובכך, עוד עומס העברת אורך. יתר על כן, אוחז קבוע יכול להיות שונות גדולה יותר מאשר אוחז מסתובבת, כפי שיש סבירות גבוהה יותר לפגוע הדגימה במהלך טעינת כאשר הקפיסטנס קבועים בשל הקשיים בגלישת הדגימה סביב הקפיסטנס. ההבדל בין אלה אוחז ניכר בעת השוואת מגרשים לעומת הארכה. התוצאות של עשרה דגימות נציג מוצגים באיור 9 עבור אוחז קבוע ומסתובבת. עקומות עבור אוחז מסתובבת הם חלקים ועקביים, בעוד לעומת זאת, עקומות אחיזה קבוע מראים לעתים קרובות את הדגימות היו גולשות. כאשר הקפיסטנס הם קבועים במקום, זה הופך להיות מאתגרת כדי להדק את החומר, כמו עוטפת כמה נדרשים כדי למנוע את הדגימה לחמוק דרך אוחז לחלוטין.
ניתוח מידע
ישנה כמות מסויימת של שינויים הכרוכים בחומרי למינציה של UD. המטרה של הליך גזירה/בדיקה שהוצגו בזאת היא למזער את השונות הנוספות הוסיף הכנה הדגימה ובדיקות. ניתן לייחס את נקודות הנתונים המרוחקים להתפלגות הטבועה של הציפויים של ה-UD או להיות חפץ חיתוך/בדיקה. הפסקאות הבאות מגנות על כמה טכניקות כדי להפריד את הממצאים מההפצות.
כשל במתח כפונקציה של מספר דגימה
מזימה של מתח הכישלון כפונקציה של מספר הדגימה יכול להראות מגמות כלליות בקבוצה של דגימות. אלא אם כן החומר משתנה בסולם המאקרו, אין להקפיד על השונות הטבועה בחומר בחלקה זו. איור 2b מציג דוגמה לקבוצה של דגימות עקביות עצמית, בניגוד לאיור 2b.
חוסר עקביות בין דגימות לא יכול להיות ברור בניתוחים אחרים. בחזרה לדוגמה של הדגימות שאינן מיושרות, ההפרש במתח הכשל ברור מאיור 2. עם זאת, לא ברור להסתכל על הנתונים עבור דגימות 1 עד 40. זה מוצג באיור 3, מגרש weibull עם 99% גבולות ביטחון עבור דגימות 1 עד 40. אין אינדיקציה ברורה באיור 3 כי החיתוך לא היה עקבי. יתר על כן, זנים כישלון עבור אותם דגימות, המותווים באיור 4 כפונקציה של מספר הדגימה, גם לא להראות ראיות של חוסר התאמה/העדר עקביות, בעוד כישלון מדגיש לעשות, כפי שמוצג באיור 2a.
התפלגות ויישור
בהתחשב באופי של חומר זה למינציה, הוא צפוי להיות התפלגות כישלון Weibull הפצה19 – 26. התפלגות זו צפויה להיות בעלת פרמטר צורה שהוא גבוה במידה ניכרת מפרמטר הצורה המשויך לסיבים בודדים, עקב שיתוף העומסים בין סיבים24 – 26. ניתן לבצע בדיקות סטטיסטיות סטנדרטיות כדי לקבוע אם מתח הכשל בקבוצת דגימות מתואר היטב על-ידי התפלגות Weibull.
עם התפלגות Weibull, מספר מסוים של דגימות בעלי כוח נמוך צפויים. זה הופך את הנחישות של החוצה יותר קשה מאשר אם הנתונים היו מהתפלגות נורמלית. לדוגמה, באיור 9c, הדגימה המעניקה נתון ברביע השמאלי התחתון נראית מאוד מעניינת. איור 9b מציג את אותם נתונים, רק בלי הפוטנציאל שזוהה באיור 9b. יש לחקור את נקודות הנתונים של החשוד, במיוחד אלה שנמצאות מחוץ למרווח הזמן הסביר המירבי של 95%.
הזדקנות
טבלה 4 מציג את התוצאות ההזדקנות עבור דגימות 30 מילימטר רחב עם אורך מד יעיל של 300 מ"מ, נבדק בשיעור טעינה של 10 מ"מ/min. תוצאות אלה לא מראים תופעות של הזדקנות. PPTA הוכח בעבר עמידות לירידה הנגרמת על ידי טמפרטורה ולחות1, 2. לכן, זה לא מפתיע במיוחד כי בדיקות מתיחה בקצב זן זה, שבו המטריקס לא משחק תפקיד מרכזי, לא להראות השפלה משמעותית לאורך זמן, עבור התקופה המותר עבור ניסוי זה ההזדקנות.
לסיכום, טכניקת גזירה יכול לשחק תפקיד גדול ברוחב אפקטיבי של הדגימה, אז חשוב לבחור אחד שנותן תוצאות עקביות עם מינימום של נזק הדגימה. אזמל רפואי נמצא כדי. לעבוד הכי טוב במחקר הזה סוג של אוחז יכול להוביל תכונות מטעה בעקומות מתח לחץ; לפיכך, בהתבסס על מחקר זה, מומלץ מסתובב הקפיסטנס. קצב הטעינה, רוחב הדגימה ואורך הדגימה כולם משפיעים על ערך הכוח הסופי ויש לבחור בזהירות. בפרט, רוחב הדגימה חייב להיות רחב מספיק כדי שתנודות בגזירה לא תהיה השפעה מיותרת על התוצאות, ואת אורך הדגימה חייב להיות מספיק זמן כי הדגימה נכשלת בין להתמודד אבל לא כל כך הרבה זמן כדי להפוך את זה קשה לחתוך. על ידי החזקת כל הקבוע הנ ל, מדענים יכולים לזהות את ההשפעות של ההזדקנות.
איור 1: SEM תמונה של חומר UD, עם קווים אדומים וכחולים בעקבות סיבי משטח בודדים כדי להדגיש סיבים לא מקבילים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: מגרשים של מתח כישלון למטרות מיושרות ושאינן מיושרות. (a ו- b) מגרשים של מתח הכישלון של כל דגימה כפונקציה של מספר הדגימה שלו. פאנל a מורכב 40 דגימות של הקבוצה 1, דגימות 1 – 20 והקיפו באדום, הם מיושרים היטב קבוצה 2, דגימות 21 – 40 ו מקיפים בכחול, הם לא מיושרים עם כיוון סיבים. פאנל ב' מורכב מ-40 דגימות מיושרות היטב. (c ו -d) מגרשים של הפצות weibull של שתי הקבוצות עם 99% הגבולות ביטחון, מציג חפיפה מינימלית של נקודות הנתונים מקבוצה 2 עם הגבולות של קבוצה 1. לוח c מראה החוצה. פאנל d אינו מראה מדגם 13, שהוא מרוחק ככל שהוא רחוק מהערכת הסבירות המירבית עבור ההתפלגות. הדגימות היו ברוחב 25 מ"מ, נבדקו ב40 מ"מ/min, וחותכים בעזרת חותך בד חשמלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: מגרש Weibull של שתי הקבוצה 1 ו 2 (כפי שמתואר באיור 2) יחד, מראה 99% גבולות הביטחון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: מזימה של זן הכישלון של כל מדגם כפונקציה של מספר הדגימה שלה, עבור אותה קבוצה של דגימות כפי שמוצג באיור 2 ואיור 3. הדגימות היו ברוחב 25 מ"מ, נבדק בקצב טעינת מתיחה של כ 40 מ"מ/min, וחותכים עם חותך בד חשמלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: קצה משונן, אופייני לחתך שנעשה בעזרת חותך הבד המופעל בחשמלית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 6: SEM תמונות של הקצוות של סיבי חתך עם ניסות של תמונות stereomicroscope. החתך נעשה עם (א) חותך בד חשמלית, (ב) סכין קרמיקה, (ג) בדיוק חותך קרמי, (ד) להב רוטרי, (e) סכין כלי, ו (ו) אזמל רפואי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 7: סקירה של החתך, המיוצר על ידי תמונות SEM של הפינות. SEM תמונות של פינות, נותן סקירה של החתך המיוצר על ידי (a) חותך בד חשמלית מופעל, (ב) סכין קרמיקה, (ג) חותך קרמי מדויק, (ד) להב רוטרי, (e) סכין כלי, ו (f . אזמל רפואי אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 8: העלילה Weibull השוואת עומס הכישלון עבור שתי סדרות שונות של אוחז. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 9: העמסה לעומת מגרשים של 10 דגימות מייצגות. בדיקות שבוצעו באמצעות (א) קבוע ו (ב) מסתובב כנן אוחז אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 10: מתחים בגין כשל בהפצות. כישלון הפצות ההפצות באמצעות שינוי קנה מידה weibull, עבור דגימות עם אורך מד של 300 מ"מ, רוחב של 30 מ"מ, טעון ב 10 מ"מ/min, ולחתוך לאורך ' פיתול ' כיוון, (א) כולל חריג חשוד טעות ו (ב) בלי חריג חשוד טעות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| קצב טעינה (mm/מזערי) | לחץ כישלון (MPa) | מתח כישלון (%) | מודולוס של יאנג (ממוצע ציונים) |
| 1 | 872 | 2.72 | 32.7 |
| 31 | (0.09) | (0.71) | |
| 10 | 909 | 2.79 | 32.9 |
| (40) | (0.12) | (0.78) | |
| 100 | 913 | 2.67 | 33.7 |
| (45) | (0.13) | (0.67) |
טבלה 1: ערכי ממוצע, עם סטיות סטנדרטיות בסוגריים, מציג את ההשפעות של שינוי קצב הטעינה על דגימות עם אורך מד של 300 מ"מ, 30 מ"מ רוחב, וחותכים לאורך ' עיוות ' כיוון, שבו כל אצווה היא לפחות 35 דגימות.
| רוחב (mm) | לחץ כישלון (MPa) | מתח כישלון (%) | מודולוס של יאנג (ממוצע ציונים) |
| 10 | 874 | 2.80 | 32 |
| (53) | (0.13) | (1.30) | |
| 30 | 909 | 2.79 | 32.9 |
| (40) | (0.12) | (0.80) | |
| 70 | 897 | 2.68 | 33.6 |
| (32) | (0.09) | (0.50) |
טבלה 2: ערכי ממוצע, עם סטיות סטנדרטיות בסוגריים, מציג את ההשפעות של שינוי רוחב על דגימות עם אורך מד של 300 מ"מ, שיעור טעינה של 10 מ"מ/min, וחותכים לאורך ' עיוות ' כיוון, שבו כל אצווה היא לפחות 35 דגימות.
| אורך (ממ) | לחץ כישלון (MPa) | מתח כישלון (%) | מודולוס של יאנג (ממוצע ציונים) |
| 100 | 920 | 2.86 | 33.0 |
| 25 | (0.09) | (0.7) | |
| 300 | 909 | 2.79 | 32.9 |
| (40) | (0.12) | (0.8) | |
| 900 | 818 | 2.57 | 32.4 |
| (52) | (0.13) | (0.8) |
טבלה 3: ערכי ממוצע, עם סטיות סטנדרטיות בסוגריים, מראה את ההשפעות של שינוי אורך על דגימות עם רוחב של 30 מ"מ, שיעור העמסה של 10 מ"מ/min, וחותכים לאורך ' עיוות ' כיוון, שבו כל אצווה היא לפחות 35 דגימות.
| זמן הזדקנות (ימים) | לחץ כישלון (MPa) | מתח כישלון (%) | מודולוס של יאנג (ממוצע ציונים) |
| 0 | 909 | 2.79 | 32.9 |
| (40) | (0.12) | (0.8) | |
| 30 | 899 | 2.76 | 33.3 |
| (33) | (0.10) | (0.7) | |
| 58 | 898 | 2.76 | 33.1 |
| (46) | (0.08) | (0.9) |
טבלה 4: ערכי ממוצע, עם סטיות סטנדרטיות בסוגריים, מציג את ההשפעות של הזדקנות ב 70 ° c עם 76% לחות על דגימות עם אורך מד של 300 מ"מ, רוחב של 30 מ"מ, שיעור העמסה של 10 מ"מ/min, וחותכים לאורך ' עיקום ' כיוון , שבו כל אצווה היא לפחות 35 דגימות.
משלים איור 1: סכמטית של הציפויים. (a) כיוון סיבים (בגלילים) בשתי שכבות חד כיווני (UD), אחד עם אוריינטציה של 0 ° והשני עם אוריינטציה 90 °. (ב) סכימטי לחיתוך פיסת חומר UD מהברק שלו. רוחב הברק נמדד לאורך הקו האדום המנוקד. עבור פיסת חומר לחתוך, אורך נמדד לאורך הקו המקווקו האדום, ורוחב נמדד בניצב לאורך. הכיוון ' עיקום ' מצוין על-ידי החץ הכחול, וכיוון ' weft ' מצוין על-ידי החץ האדום. כיוון הסיבים העיקריים מוגדר ככיוון השכבה העליונה (כלומר, לאורך החץ האדום/כיוון הוורגל). כיוון שכיוון הסיבים העיקריים מתייחס לשכבה המוצגת (השכבה העליונה), הפיכת החומר מעל תשנה את כיוון הסיבים העיקריים מ-בד סריגים אלסטי לפיתול. שימו לב כי אין עיוות ו-בד סריגים אלסטי במובן הטקסטיל המסורתי, כמו החומר המשמש כאן אינו ארוג. (ג) סכמטי מראה כרטיסיה קטנה של חומר, לגזור לקראת הפרדה. (ד) למינציה לאחר הפרדת השכבה העליונה מהחומר החד-כיווני. הקו המקווקו הירוק מציין היכן לגזור כדי להפריד את החומר הקודמן מן הגליל. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
איור משלים 2: השוואת SEM. השוואת SEM בוצעה בין (א) לתצוגה צדדית של להב אזמל חדש וחד עם קצה לא מחורץ, (ב) השקפה ממוקדת של להב אזמל חדש המראה כיצד הלהב מגיע לנקודה עדינה, (ג) מבט צדדי של להב אזמל משומש עם פגם בקצה ובשריטות לאורך הקצה, ו-(ד) מבט מקצה על להב אזמל משומש המראה כי ללהב אין עוד קצה משובח והוא כעת עמום. חיצים מסמנים את קצה הלהב. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
משלים איור 3: להב אזמל משומש, עם החץ מצביע על שריטות לאורך הלהב. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
איור משלים 4: הפריסה חיתוך. דגימות מנותקים לאורך כיוון בד סריגים אלסטי, שבו החץ האדום מציין הן את כיוון הסיבים העיקריים ואת כיוון בד סריגים אלסטי, בעוד החץ הכחול מציין את כיוון העיוות. התנאים והעיקום משמשים להפניית כיווני טקסטיל סטנדרטיים, למרות שהם אינם ישימים באופן מדויק כמו חומר UD אינו ארוג. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
איור משלים 5: תמונות של הדגימה בשלבים שונים של הכנה. (א) סימון הארכת וידאו נקודות באמצעות תבנית. (ב) טעינת הדגימה, במיוחד מיקום סוף הדגימה בשורת האחיזה. לטפל למרכז את הדגימה על האוחז על ידי יישור המרכז של הדגימה בתוך כ 1 מ"מ ממרכז הידיות. (ג) דגימות בחדר הסביבתי. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
משלימה איור 6: סכמטית של התנהגות אופיינית במהלך טעינת הדגימה לא מיושרים. קו אופקי נמתח לצדו. (א) סכמטי של הדגימה שאינה מתבטלת. ב (ב), הדגימה נטענת. (ג) הדגימה לא מיושרים בפועל. החיצים האדומים מראים את כיוון הלחץ המוחל. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
איור משלים 7: התמונות SEM התמקדות נזק גזירה אופייני על חתך חומר. החתכים נעשו עם (א) סכין כלי משעמם; (ב) חותך בד מופעל חשמלית, המראה כמויות גדולות של נזק במקביל לסיבים החתוכים; (ג) סכין קרמית, המראה כיצד הסכין חותך במקטעים, כמו גם באזור המקצץ הגדול המשתרע היטב לתוך החומר; (ד) חותך קרמי מדויק, המראה כיצד להב הקרמיקה אינו חותך את הסיבים עצמם; (ה) להב רוטרי, המראה הנסיגה סיבים, כמו גם חוד חיתוך גלית; (ו) סכין כלי, מראה כיצד סכין כלי חותך דרך הסיבים יכול להיות קצה שעיר; (g) אזמל רפואי, מראה כיצד אזמל יכול לחתוך באופן נקי דרך סיבים; (ח) אזמל רפואי, המראה כי הנזק מהחתך מותאם באמצעות הטיה בקנה מידה גדול יותר, מדלנציה או הנסיגה מסיבים. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
משלים איור 8: תמונות Stereomicroscope של פגמים בקצה אופייני. החתך נעשה עם (א) חותך בד חשמלית מופעל, מראה קצוות מרושנות בקנה מידה גדול; (ב) חותך בד מופעל חשמלית, המראה קצוות מחוקים קטנים; (ג) סכין קרמית, מראה חיתוך לא אחיד; (ד) סכין קרמית, המציגה סיבים שחוקים לעתים תכופות; (ה) חותך קרמי מדויק, מראה לא אחיד סיבים גזירה ובלויים; (ו) להב סיבובי, המראה של הקצה הנקי והעדין פחות; (ז) להב רוטרי, המראה פגם נפוץ למדי; (ח) סכין כלי, (i) אזמל רפואי. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
קביעה נכונה של כיוון הסיבים היא קריטית. היתרון של השיטה המתוארת בשלבים 1.4 – 1.6 מהפרוטוקול הוא שיש שליטה מלאה על מספר הסיבים המשמשים להתחלת תהליך ההפרדה. עם זאת, אין זה אומר כי יש שליטה מלאה על רוחב האזור המופרד הסופי, כמו הסיבים אינם מקבילים באופן מלא יכול לחצות אחד את השני. בתהליך של הפרדת קבוצה אחת של סיבים, לעתים קרובות, סיבים השכנה להפריד יהיה גם להפריד, בשל מוצלב זה. כך, כדי לקבל קריאה אמיתית על כיוון סיבים, משוחרר סיבים השכנה יש גם להסיר עד שיש קצה נקי ללא סיבים בולטות.
גם העקביות בין הדגימות היא קריטית. בשלב 1.9 של הפרוטוקול, משורטטים קווי האחיזה לפני גזירת הדגימות כך שיהיו לדגימות אורך משותף בין קווי אחיזה, ובכך מסייעים להבטיח אורך אחיד ועקבי על פני דגימות. המרחק האידיאלי מקצה הדגימה אל קו האחיזה הוא פונקציה של מקדם חיכוך של החומר עצמו ושל האוחז, כמו גם את הממדים הפיזיים של אוחז. מרחק זה הוא הסכום הטוב ביותר הנחוש ביותר, בדיקת מרחקים שונים כדי לקבוע מרחק קצר מספיק בלי לחמוק המתרחשים במהלך מבחן מתיחה. בשלב 1.12.1 של הפרוטוקול, חשוב להשתמש בשטיח חיתוך כמדריך התייחסות עבור רוחב הדגימה כדי להבטיח את הדגימות, בממוצע, הם הרוחב הרצוי. מדידת מקצה החומר יכול להציג שגיאות לא יבטיח כי שגיאות אלה הם כגון רוחב הדגימה הממוצע הוא רוחב הרצוי. עיין בתוצאות הנציגים לדיון נוסף בנקודה זו.
שינויים פוטנציאליים ההליך כוללים התאמת רוחב הדגימה, אורך מד אפקטיבי, קצב הזנים, אוחז, תדירות של שינוי להב, המרחק מסוף הדגימה אל קו האחיזה, באיזו תדירות לחדש את החומר לכיוון הסיבים כאשר חיתוך, וערך הטעינה מטעינת בעת בדיקה. ההשפעות של שינוי רוחב הדגימה, אורך מד אפקטיבי, קצב הזנים, ואת אוחז נדונים בתוצאות הנציג. באיזו תכיפות לחדש את החומר תלוי בעקביות כיוון הסיבים בחומר וביכולת החותך לא להעביר את החומר במהלך תהליך הגזירה והוא גם הטוב ביותר הקובע. מרחק החיתוך לאחר שהלהב הופך עמום, משתנה בהתאם לחומר ולסוג הלהב. זה צריך להיקבע עבור כל שילוב שונה של החומר והלהב על ידי בחינת הקצה של הדגימה, כמו גם את הקצה של הלהב, תחת מיקרוסקופ. המרחק מקצה הדגימה אל קו האחיזה הוא פונקציה של החומר החלקלק. חומר חלקלק עם מקדם חיכוך נמוך, כגון UHMWPE, ידרוש מרחק רב יותר לקו האחיזה. זהו ניסוי קבוע על ידי שינוי מרחק זה עד הדגימה לא מחליק יותר אוחז בעת בדיקה. הערך הטעון מוקדם כאשר בדיקה צריך להיות גדול מספיק כדי לקחת את המרווח, אך לא גדול מדי. במחקר זה, 2 N בשימוש היה בקצה נמוך, רק בקושי להסיר את המרווח.
כיום, אין שיטות בדיקה סטנדרטית למדידת תכונות מכניות של דק כזה (< 0.25 מ"מ), ציפויים גמישים גמיש, ואת הספרות הזמינה עבור בדיקות מכניות של חומרים אלה מתמקדת ציפויים UD כי כבר לוחצים לתוך גוש מורכב מוצק11 – 14, אשר אינו תמיד נציג של המצב שלהם להשתמש בקצה. המתודולוגיה המוצגת במאמר זה מאפשרת בדיקות מתיחה של ציפויים גמישים, ללא צורך להוסיף מקורות נוספים של שינויים ולשנות את תכונות החומר שלהם על ידי לחיצה חמה לפני בדיקה.
היישומים העתידיים של שיטה זו הם עבור מחקר לטווח ארוך ההזדקנות הן aramid-ו UHMWPE מבוססי ציפויים. שיטה זו גם להציע כתקן ASTM כדי לבדוק את החומרים למינציה soft UD, מתן מנגנון לפקח על המתח הכישלון של חומרים אלה הן לאחר ייצור, פוטנציאל, במהלך השימוש ביישומים שריון הגוף.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
התיאור המלא של ההליכים המשמשים בנייר זה דורש זיהוי של מוצרים מסחריים מסוימים וספקיה. הכללת מידע כזה לא אמורה להתפרש כמציין שמוצרים או ספקים כאלה מאוכלים על-ידי מטפל או ממליצים על-ידי מטפל או שהם בהכרח החומרים הטובים ביותר, המכשירים, התוכנה או הספקים למטרות מתואר.
Acknowledgments
המחברים רוצים להכיר בסטיוארט לי פיניקס על הדיונים המועילים שלו, מייק ריילי על הסיוע שלו עם התוכנית הבדיקה המכנית, ו דבש עבור תרומת חלק מהחומרים. המימון של איימי אנגלברכט-ויגדנס סופק תחת מענק 70 NANB17H337. המימון של אי. ג'יי. קרינמורת'י סופק תחת מענק 70 נאנב15. המימון של אמנדה ל' פורסטר נמסר ממשרד ההגנה באמצעות הסכם בין סוכנויות R17-643-0013.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Capstan Grips | Universal grip company | 20kN wrap grips | Capstan grips used in testing |
| Ceramic knife | Slice | 10558 | |
| Ceramic precision blade | Slice | 00116 | |
| Clamp | Irwin | quick grip mini bar clamp | |
| Confocal Microscope | |||
| Cutting Mat | Rotatrim | A0 metric self healing cutting mat | |
| Denton Desktop sputter coater | sputter coater | ||
| FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM | FEI Helios | Scanning electron microscope | |
| Motorized rotary cutter | Chickadee | ||
| Rotary Cutter | Fiskars | 49255A84 | |
| Stereo Microscope | National | DC4-456H | |
| Straight edge | McMaster Carr | 1935A74 | |
| Surgical Scalpel Blade | Sklar Instruments | ||
| Surgical Scalpel Handle | Swann Morton | ||
| Universal Test Machine | Instron | 4482 | Universal test machine |
| Utility knife | Stanley | 99E |
References
- Forster, A. L., et al. Hydrolytic stability of polybenzobisoxazole and polyterephthalamide body armor. Polymer Degradation and Stability. 96 (2), 247-254 (2011).
- Forster, A. L., et al. Development of Soft Armor Conditioning Protocols for {NIJ--0101.06}: Analytical Results. NISTIR 7627. , (2009).
- NIJ Standard 0101.06- Ballistic Resistance of Personal Body Armor. , (2008).
- Forster, A. L., Chin, J., Peng, J. -S., Kang, K. -L., Rice, K., Al-Sheikhly, M. Long term stability of UHMWPE fibers. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series. 7, (2016).
- Pilato, L. A. Ballistic Resistant Laminate. , (1993).
- Park, A. D. Ballistic Laminate Structure in Sheet Form. , (1999).
- Jacobs, M. J. N., Beugels, J. H. M., Blaauw, M. Process for the manufacture of a ballistic-resistant moulded article. , (2006).
- ASTM E3110-18 Standard Test Method for Collection of Ballistic Limit Data for Ballistic-resistant Torso Body Armor and Shoot Packs. , (2018).
- Russell, B. P., Karthikeyan, K., Deshpande, V. S., Fleck, N. A. The high strain rate response of Ultra High Molecular-weight Polyethylene: From fibre to laminate. International Journal of Impact Engineering. 60, 1-9 (2013).
- Czechowski, L., Jankowski, J., Kubiak, T. Experimental tests of a property of composite material assigned for ballistic products. Fibres and Textiles in Eastern Europe. 92 (3), 61-66 (2012).
- Levi-Sasson, A., et al. Experimental determination of linear and nonlinear mechanical properties of laminated soft composite material system. Composites Part B: Engineering. 57, 96-104 (2014).
- ASTM D3039/D3039M-17 Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , (2017).
- Hazzard, M. K., Hallett, S., Curtis, P. T., Iannucci, L., Trask, R. S. Effect of fibre orientation on the low velocity impact response of thin Dyneema®composite laminates. International Journal of Impact Engineering. 100, 35-45 (2017).
- ASTM D5034-09. Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Fabrics. Annual Book of ASTM Standards. , Reapproved 1-8 (2017).
- ASTM D5035-11. Standard Test Method for Breaking Force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Method). Annual Book of ASTM Standards. , Reapproved 1-8 (2015).
- ASTM D6775-13 . Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Webbing, Tape and Braided Material. Tape and Braided Material.” Annual Book of ASTM Standards. (Reapproved). , Reapproved 1-8 (2017).
- ASTM D3950. Standard Specification for Strapping, Nonmetallic (and Joining Methods). Annual Book of ASTM Standards. , (Reapproved) 1-7 (2017).
- Weibull, W. A Statistical Distribution Function of Wide applicability. Journal of applied mechanics. 18 (4), 293-297 (1951).
- Coleman, B. D. Statistics and time dependence of mechanical breakdown in fibers. Journal of Applied Physics. 29 (6), 968-983 (1958).
- Coleman, B. D. Time dependence of mechanical breakdown phenomena. Journal of Applied Physics. 27 (8), 862-866 (1956).
- Coleman, B. D. Time Dependence of Mechanical Breakdown in Bundles of Fibers. III. The Power Law Breakdown Rule. Journal of Rheology. 2 (1), 195 (1958).
- Coleman, B. D. Application of the theory of absolute reaction rates to the creep failure of polymeric filaments. Journal of Polymer Sciences. 20, 447-455 (1956).
- Coleman, B. D. A stochastic process model for mechanical breakdown. Transaction of the Society of Rheology. 1 (1957), 153-168 (1957).
- Phoenix, S. L., Beyerlein, I. J. Statistical Strength Theory for Fibrous Composite Materials. Comprehensive Composite Materials. , 559-639 (2000).
- Newman, W. I., Phoenix, S. L. Time-dependent fiber bundles with local load sharing. Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics. 63 (2), 20 (2001).
- Phoenix, S. L., Newman, W. I. Time-dependent fiber bundles with local load sharing. II. General Weibull fibers. Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 80 (6), 1-14 (2009).
