Schneidverfahren, Zugprüfung und Alterung flexibler unidirektionaler Verbundlaminate

Dieses Protokoll kann helfen, wichtige Fragen im Bereich der Karosseriepanzerung zu beantworten, indem es ein wiederholbares Verfahren definiert, um die mechanischen Eigenschaften flexibler unidirektionaler Verbundgewebe zu testen. Ein gerader, sauberer Schnitt, der gut mit der Faserrichtung ausgerichtet ist, ist entscheidend für die genaue Messung der Ausfallspannung, indem zusätzliche Fehlerquellen verhindert werden. Diese Technik schließt eine Lücke in den aktuellen Tests, indem sie das Verhören der Eigenschaften eines Materials ohne heißes Pressen ermöglicht, was repräsentativer für seine Verwendung in der weichen Körperpanzerung ist.

Entrollen Sie eine Schraube aus unidirektionazielem Material, die auf einer Arbeitsfläche getestet werden soll. Der ungewickelte Teil ist das Vorläufermaterial. Überprüfen Sie visuell, ob die Hauptfaserrichtung parallel zur Breite der Schraube verläuft.

Als nächstes erhalten Sie ein Skalpell, um das Vorläufermaterial zu isolieren. Erstellen Sie eine Registerkarte, indem Sie einen Schnitt parallel zur Faserrichtung erstellen. Dann machen Sie einen weiteren parallelen Schnitt etwa drei Millimeter entfernt.

Greifen Sie die Lasche manuell und reißen Sie sie weg, um die Fasern auf der darunter liegenden Schicht freizulegen. Ziehen Sie, bis die beiden Schichten über die gesamte Länge des Vorläufermaterials getrennt wurden. Entfernen Sie alle losen Fasern vom Rand der Lasche, die die freiliegenden Kreuzfasern benachbarten.

Diese können bis zu ein bis zwei Millimeter vom Tab-Pfad entfernt sein. Fahren Sie fort, indem Sie das Stück Vorläufermaterial von der Schraube trennen. Drehen Sie das Material, so dass das neue Prinzip Faserrichtung ist die Kettrichtung.

Markieren Sie nun die Grifflinien auf dem Material, das in Schussrichtung ausgerichtet ist. Diese Linien sind ein festgelegter Abstand von und parallel zu den Schnittkanten des Materials. Schneiden Sie erneut eine Lasche in das Material, und ziehen Sie dann die Lasche, um die Hauptfaserrichtung für die Probe zu bestimmen, die aus dem Material geschnitten werden soll.

Die Faserrichtung sollte senkrecht zu den Grifflinien sein. Nehmen Sie das Material zu einer geeigneten selbstheilenden Gitterschneidmatte. Richten Sie die Faserrichtung vorsichtig an den Rasterlinien auf der Matte aus.

Stellen Sie sicher, dass die Faserrichtung im Material an den Rasterlinien ausgerichtet ist. Vermeiden Sie es, das Material zu beschädigen und sichern Sie es an der Schneidmatte, indem Sie seine Ecken verkleben. Verwenden Sie eine medizinische Klinge und eine gerade Kante, um Proben aus dem Material zu schneiden.

Platzieren Sie die gerade Kante auf der gewünschten Probenbreite und richten Sie sie am Gitter auf der Schneidematte aus. Klemmen Sie die Enden der geraden Kante an Ort und Stelle und überprüfen Sie, ob sie noch richtig positioniert ist. Schneiden Sie die Probe entlang der geraden Kante mit einer konstanten Geschwindigkeit und Druck.

Entfernen Sie die gerade Kante, wobei Darauf zu achten ist, das Material nicht zu bewegen. Entfernen Sie dann die Probe. Dies sind alle Proben, die nach der Wiederholung der Schneidschritte erhalten wurden, um die Probenproduktion zu maximieren.

Bereiten Sie sich darauf vor, Punkte zu markieren, die auf einer Probe für die Verwendung mit einem Video-Extensometer nachverfolgt werden sollen. Verwenden Sie aus Gründen der Konsistenz eine Vorlage, die über der Probe platziert wird. Markieren Sie die Messpunkte mit einem permanenten Marker.

Stellen Sie sicher, dass die Markierungen auf der Probe sichtbar sind, um eine Messung der Dehnung zu ermöglichen. Als nächstes bringen Sie die Probe zur universellen Prüfmaschine. Dort legen Sie das Ende der Probe durch die Lücke im Capstan ein und bringen Sie es um die Grifflinie herum, wodurch eine Schleife entsteht.

Zentrieren Sie die Probe auf den Capstan-Griffen. Drehen Sie das Capstan in die gewünschte Position, während Sie die Probe zentriert halten. Verwenden Sie eine Spannvorrichtung, um die Probe an Ort und Stelle zu halten, bevor Sie das Capstan an Ort und Stelle verriegeln.

Schließen Sie die Montage der Probe ab, indem Sie die gleichen Schritte mit dem anderen Ende wiederholen. Wenn Sie fertig sind, wenden Sie eine kleine Vorspannung von zwei Newton an und zeichnen Sie die tatsächliche Spurlänge auf. Richten Sie nun das Gerät so ein, dass es einen Zugversuch mit konstanten 10 Millimetern pro Minute durchführt, und beginnen Sie mit dem Test.

Für den Test wendet die Prüfmaschine eine konstante Erweiterungsrate auf die Probe an, während die Last und verschiebung aufgezeichnet werden. Der Test wird fortgesetzt, bis eine Unterbrechung in der Probe auftritt. Dieses Diagramm ist eine typische Last-verschiebungs-Kurve für diese Experimente.

Bei der Überwachung des Displays weist eine 90%ige Reduzierung der beobachteten Last auf einen Bruch der Probe hin. Zeichnen Sie maximale Belastung und entsprechende Ausfallbelastung auf. Nach einem Plan für die Studie, schneiden Sie das Material für jede Bedingung zu testen benötigt.

Die Streifen sollten breit genug sein, um die erforderlichen Proben zu ergeben und zusätzliche 10 Millimeter oder mehr haben. Legen Sie die Streifen für die Umweltbelastung in ein Tablett. Stellen Sie in der Umweltkammer ihr Programm für trockene Raumtemperaturbedingungen ein und lassen Sie es sich stabilisieren.

Sobald sich die Kammer stabilisiert hat, legen Sie die Probenschale innen weg von den Wänden oder irgendwelchen Kondensationspunkten. Nächstes Programm der Kammer, um die Zieltemperatur für die Umweltstudie zu erreichen. Wenn die Temperatur stabil ist, programmieren Sie die Kammer, um die Zielfeuchtigkeit zu erreichen.

Wenn es an der Zeit ist, gealtertes Material zu extrahieren, programmieren Sie die Kammer, um die relative Luftfeuchtigkeit auf etwa die des Labors zu verringern. Nachdem sich die Luftfeuchtigkeit stabilisiert hat, programmieren Sie die Temperatur, um auf Raumtemperatur oder etwa 25 Grad Celsius zu fallen. Um das Material abzurufen, werden Sie mit einem entsprechend gekennzeichneten Behälter vorbereitet.

Mit der Feuchtigkeit und Temperatur stabil, öffnen Sie die Kammer, entfernen Sie das benötigte Material, und legen Sie es in den beschrifteten Behälter. Geben Sie das verbleibende Material in die Umweltkammer zurück und stellen Sie die gewählten Bedingungen wieder her. Nehmen Sie als Nächstes das gealterte Material, um gealterte Exemplare zu erstellen.

Dieses gealterte Material ist auf einer selbstheilenden Schnittfläche ausgerichtet. Seine Grifflinien sind wie zuvor markiert. Richten Sie die gerade Kante ein, um fünf Millimeter von einer Seite der Probe zu entfernen.

Trimmen Sie diesen Betrag, um Schäden aus der Handhabung während des Alterungsprozesses zu entfernen. Erstellen Sie die Proben auf die gleiche Weise wie das nicht bealterte Material. Wenn die Probe fertig ist, sind sie für Zugversuche bereit.

Bei Auslastungstests, die mit einem festen Capstan durchgeführt werden, zeigen die Last-im-Erweiterungsdiagramme mehrerer Stichproben, dass die Stichproben ausgerutscht sind. Dies spiegelt die Schwierigkeit wider, das Material zu sichern. Im Gegensatz dazu sind die Kurven bei einem rotierenden Capstan glatt und konsistent.

Das Material ist ein ultrahochmolekulares Polyethylen-Unidirektionales Laminat. Diese Fehlerspannungsverteilung wird mithilfe der Weibull-Skalierung dargestellt. Die Daten beziehen sich auf PPTA unidirektionale Laminatproben, die eine Spurlänge von 300 Millimetern und eine Breite von 30 Millimetern entlang der Kettrichtung mit einer Last von 10 Millimetern pro Minute schneiden.

Es gibt einen Ausreißer mit geringer Stärke, der untersucht werden sollte. Zum Vergleich werden die gleichen Daten mit Ausnahme des ausgeschlossenen Ausreißers dargestellt. Beachten Sie die Änderung in der horizontalen Achse.

Im Anschluss an dieses Verfahren könnte die molekulare Spektroskopie eingesetzt werden, um Fragen zu den chemischen Veränderungen im Material aufgrund der Hitze- und Feuchtigkeitsexposition zu beantworten. Bitte denken Sie daran, dass das medizinische Skalpell extrem scharf ist und angemessene Vorsicht geboten ist, um Verletzungen zu vermeiden.