El objetivo del estudio fue desarrollar protocolos para preparar muestras consistentes para pruebas mecánicas precisas de aramida de alta resistencia o materiales laminados compuestos unidireccionales flexibles basados en polietileno de masa ultra alta molar y para describir protocolos para realizar el envejecimiento artificial de estos materiales.
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Artículo de método
Procedimientos de corte, pruebas de tracción y envejecimiento de laminados compuestos unidireccionales flexibles
En este artículo
Resumen
Resumen
Muchos diseños de armaduras de carrocería incorporan laminados unidireccionales (UD). Los laminados UD están construidos de capas delgadas (<0.05 mm) de hilos de alto rendimiento, donde los hilos en cada capa se orientan paralelamente entre sí y se mantienen en su lugar utilizando resinas aglutinantes y películas de polímero delgado. La armadura se construye apilando las capas unidireccionales en diferentes orientaciones. Hasta la fecha, sólo se han realizado trabajos muy preliminares para caracterizar el envejecimiento de las resinas aglutinantes utilizadas en laminados unidireccionales y los efectos en su rendimiento. Por ejemplo, durante el desarrollo del protocolo de acondicionamiento utilizado en la Norma Del Instituto Nacional de Justicia-0101.06, los laminados UD mostraron signos visuales de delaminación y reducciones en V50,que es la velocidad a la que la mitad de los proyectiles se espera que perforar la armadura, después de envejecer. Una mejor comprensión de los cambios en la propiedad del material en los laminados UD es necesaria para comprender el rendimiento a largo plazo de las armaduras construidas a partir de estos materiales. No hay normas actuales recomendadas para interrogar mecánicamente materiales laminados unidireccionales (UD). Este estudio explora métodos y mejores prácticas para probar con precisión las propiedades mecánicas de estos materiales y propone una nueva metodología de prueba para estos materiales. También se describen las mejores prácticas para el envejecimiento de estos materiales.
Introducción
El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) ayuda a las agencias policiales y de justicia penal a garantizar que los equipos que compran y las tecnologías que utilizan sean seguros, confiables y altamente efectivos, a través de un programa de investigación abordar la estabilidad a largo plazo de las fibras de alta resistencia utilizadas en el blindaje corporal. El trabajo previo1,2se ha centrado en el fallo de campo de una armadura de cuerpo hecha del material de poli(p-fenileno-2,6-benzobisoxazol), o PBO, que condujo a una revisión importante del estándar de armadura corporal del Instituto Naciona....
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Protocolo
1. Procedimiento de corte para muestras de dirección warp que se cortan perpendicularmente al eje del rollo
- Identifique un perno de material unidireccional que se va a probar.
NOTA: No hay deformación (utilizada para describir la dirección perpendicular al eje del rollo) y la trama (utilizada para describir la dirección paralela al eje del rollo) en el sentido textil tradicional, ya que el material utilizado aquí no está tejido, pero estos términos se toman prestados fo r claridad. - Desenrolle manualmente el perno para exponer el material precursor (es decir, el material identificado desenrollado del perno pero todavía conectado al perno).
NOT....
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Resultados
Se realizaron muchas iteraciones de corte y pruebas para investigar varias variables diferentes. Algunas variables que se examinaron incluyen la técnica de corte y el instrumento de corte, la tasa de ensayo, la dimensión de la muestra y las empuñaduras. Un hallazgo crítico fue la importancia de alinear las muestras con la dirección de la fibra. Los procedimientos de análisis de datos (análisis de consistencia, técnicas de Weibull, determinación de valores atípicos, etc.) se discuten a con.......
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Discusión
La determinación adecuada de la dirección de la fibra es crítica. La ventaja del método descrito en los pasos 1.4–1.6 del protocolo es que hay un control completo sobre cuántas fibras se utilizan para iniciar el proceso de separación. Sin embargo, esto no significa que haya un control completo sobre el ancho de la región separada final, ya que las fibras no son completamente paralelas y pueden cruzarse entre sí. En el proceso de separación de un lote de fibras, con frecuencia, las fibras vecinas de las que se están separ.......
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Divulgaciones
La descripción completa de los procedimientos utilizados en este documento requiere la identificación de ciertos productos comerciales y sus proveedores. La inclusión de dicha información no debe interpretarse en modo alguno en el sentido de que indica que dichos productos o proveedores están respaldados por el NIST o son recomendados por el NIST o que son necesariamente los mejores materiales, instrumentos, software o proveedores para los fines Descrito.
Agradecimientos
A los autores les gustaría reconocer a Stuart Leigh Phoenix por sus útiles discusiones, Mike Riley por su ayuda con la configuración de pruebas mecánicas, y Honeywell por donar algunos de los materiales. La financiación de Amy Engelbrecht-Wiggans se proporcionó bajo la subvención 70NANB17H337. La financiación de Ajay Krishnamurthy se proporcionó bajo la subvención 70NANB15H272. El financiamiento para Amanda L. Forster fue proporcionado por el Departamento de Defensa a través del acuerdo interinstitucional R17-643-0013.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Puños de cabrestante Empuñadura | universal de la empresa | 20kN Puños envolventes | Empuñaduras de cabrestante utilizadas en pruebas |
| Cuchillo de cerámica | Slice | 10558 | |
| Hoja de precisión de cerámica | Slice | 00116 | |
| Clamp | Irwin | Agarre rápido Abrazadera | |
| Confocal Microscopio | |||
| Tapete de corte | Rotatrim | Alfombrilla de corte métrica autorreparable A0 | |
| Denton Desktop Sputter Coater | recubridor de pulverización catódica | ||
| FEI Helios 660 Doble haz FIB/SEM | FEI Helios | Microscopio electrónico de barrido | |
| Cortador rotativo motorizado | Chickadee | ||
| Cortador rotativo | Fiskars | 49255A84 | |
| Microscopio estereoscópico | Nacional | DC4-456H | |
| Borde recto | McMaster Carr | 1935A74 | |
| Hoja de bisturí quirúrgico | Sklar Instruments | ||
| Mango de bisturí quirúrgico | Swann Morton | ||
| Máquina de prueba universal | Instron | 4482 | Máquina de prueba universal |
| Navaja multiusos | Stanley | 99E |
Referencias
- 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 Arm....
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Reimpresiones y permisos
