Name: Una plataforma de pruebas de Estudios de durabilidad de Polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos Concurrente Hygrothermo-mecánica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 15 s
Description: Aprende a evaluar la durabilidad de polímeros y composites reforzados con fibra bajo cargas higrotermomecánicas concurrentes. Esta plataforma de bajo costo permite simular condiciones reales de servicio para mejorar el diseño seguro de estructuras.

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Los autores agradecen Destino García, Serena Ferraro, Erik Quiroz y Steven Kern (Composites Avanzados de Investigación, Ingeniería y Ciencia de laboratorio) por su ayuda en el diseño y fabricación de la configuración de la prueba. Shawn Malone, Michael Akahori, David Kehlet (Laboratorio de Ingeniería de Fabricación) son reconocidos por sus sugerencias y ayuda en el proceso de mecanizado. El apoyo de la Fundación Nacional de Ciencia (beca de colaboración CMMI-1265691 y su suplemento REU) y la Oficina de Investigación Naval (N00014-13-1-0604 a A. Muliana, Texas &amp; M University (investigador principal), y V. La Saponara , dirigido por el director del programa Yapa Rajapakse) son gratamente apreciados.

1. Colocación de las muestras <ol><li> Levante la tapa del depósito y el resto en los soportes laterales (Figura 4). </li><li> Coloque la muestra en el perno en U, y asegúrese de que la barra transversal está haciendo contacto en el centro de la muestra. </li><li> Descansar los extremos de la muestra sobre los soportes de aluminio que cuelgan de la tapa. Los extremos de las muestras deben tener 5.10 mm de voladizo. </li><li> Repita los pasos 1.2 a 1.4 para todas las muestras que se probarán. </li><li> Retire la tapa apoya, párpado inferior, y asegúrese de que la tapa está sentado en el borde del tanque. </li><li> Aplicar la fuerza deseada mediante la adición de pesos a la barra de acero junto a la exterior de la polea. </li></ol> 2. Desplazamiento de medición <ol><li> Asegúrese de que la línea potenciómetro cuerda se tensa. </li><li> Con un multímetro digital, medir la resistencia a través de las patas exteriores del potenciómetro (Figura 3), con el negro al pin 1 y el rojo al pin 3,y registrar la lectura. </li><li> Convertir la lectura de resistencia en un desplazamiento de lectura mediante el cálculo del factor de calibración (en este caso, 1 kW corresponde a un desplazamiento de 64.895 mm). </li><li> Repetir los pasos 2.1 a 2.3 para cada espécimen. </li></ol> 3. La ponderación de los especímenes <ol><li> Antes de comenzar el procedimiento de pesaje, registrar los datos de desplazamiento y preparar una cámara de retención provisional lleno del líquido de prueba a temperatura ambiente, según la norma ASTM D5229 31, o la norma de ensayo apropiado. </li><li> Retire los pesos ranurados de los extremos de los cables de acero. </li><li> Levante la tapa del depósito y el resto en los soportes laterales. </li><li> Retire la muestra y colóquela en la cámara de retención provisional preparado. Repita este paso para todas las muestras. </li><li> Retire los especímenes y secarlos individualmente utilizando un paño de microfibra para eliminar el exceso de líquido. </li><li> Colocar la muestra en una escala de alta precisión y registrar los datos reading. </li><li> Repita los pasos 03.05 a 03.06 para todos los especímenes y siga Protocolo Paso 1. </li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

A partir de los datos adquiridos, se puede observar que el escenario de prueba concurrente afectó a la durabilidad de las muestras de espuma de poliuretano de celda cerrada. Esto se puede ver comparando los desplazamientos significativamente diferentes (Figura 5) y cargas residuales al fracaso (Figura 6) de las muestras secas y húmedas. La Figura 7 muestra imágenes de los especímenes después de los ensayos de resistencia residual. También debe observarse que, mientras q...

El polímero y polímero reforzado con fibras (FRP) compuestos se han adoptado en una variedad de estructuras de ingeniería, que van desde aviones y naves espaciales, buques de guerra, infraestructuras civiles, (véase, por ejemplos los comentarios de Katnam et al. 1, 2 Hollaway, Mouritz et al . 3), coches y trenes, palas de aerogeneradores, a prótesis y biomateriales para suturas e implantes. Durabilidad Estos materiales se ve afectada por los escenarios complejos de servicios, que pueden incluir una combinación de a) termomecánica de carga, por ejemplo, ciclos hielo-deshielo en infraestructura civil, 4, perfiles subsónicos vuelo / supersónico 5, el desgaste de polietileno con respaldo metálico 6) ; b) la degradación debida a los agentes ambientales y químicos, por ejemplo, agua de mar, de deshielo, fluidos hidráulicos para la industria aeroespacial y naval estructuras 10/07, de degradación de compuestos dentales polimetilmetacrilato debido a la saliva de 11; c) inte complejoracciones de materiales en las articulaciones fijadas o unidas, por ejemplo, la corrosión galvánica y desunión entre materiales distintos, ya sea en un parche de reparación de carbono / fibra en una piel de aluminio del avión, o una placa ósea / PEEK carbono fijado por el acero inoxidable 12. Hay lamentablemente limitado conocimiento del impacto de los estímulos simultáneos en servicio en la durabilidad a largo plazo de estos materiales. La mayoría de los polímeros pueden ser categorizados como materiales viscoelásticos. Cargas mecánicas y las condiciones ambientales influyen significativamente la respuesta viscoelástica de polímeros. Por lo tanto, los modelos fiables de comportamiento a largo plazo de estos materiales deberían ser capaces de incorporar las respuestas en función del tiempo para higrotérmico acoplado, estímulos mecánicos, químicos. Esto a su vez mejorar las predicciones de diseño, seguridad y protocolos de mantenimiento / reemplazo basados ​​en condiciones. Hay un cuerpo de literatura general sobre ensayos experimentales sobre los efectos higrotérmicas, Para las pruebas de difusión ejemplo higrotérmicas: si la escala de las muestras lo permite, las muestras de material pueden estar colocados en una cámara a los niveles de humedad y temperatura deseados. Las muestras se retiran periódicamente para medir su masa y / o cambios de volumen para una cantidad dada de tiempo, de semanas a años 10,13-17. La prueba higrotérmico puede ser seguido por pruebas mecánicas, es decir, la fuerza estática / fatiga residual / pruebas de mecánica de fractura 17-19, que sólo da información sobre el efecto de los estímulos higrotérmico en las respuestas mecánicas de los materiales. Los datos de prueba pueden ser instalados en los modelos de difusión de diversa complejidad, de la difusión de Fick simple de modelos que incluyen la dependencia de la concentración, el estrés, la temperatura, reversible física envejecimiento / plastificación y las reacciones químicas irreversibles. Esta salida experimental se puede incorporar además en los análisis estructurales. Pocos autores han abordado el impacto de hy simultáneagrothermal y estímulos mecánicos. Entre esos materiales compuestos FRP investigan, Neumann y Garom 20 inmersa estresados ​​y no estresados ​​muestras en agua destilada. El estrés se aplicó mediante la colocación de los especímenes dentro de los resortes de acero inoxidable comprimido, ajuste de la carga mediante el uso de diferentes rigideces de resorte y cargas de compresión. Un procedimiento similar se informó por Wan et al. 21. Helbling y Karbhari 22 emplearon un accesorio doblado dentro de una cámara ambiental para diferentes porcentajes de humedad relativa (HR%) y los niveles de temperatura. Las muestras pre-acondicionado fueron sometidos a un nivel de deformación por flexión dado, correspondiente a un porcentaje de la tensión máxima a la tracción estática para que compuesto. Kasturiarachchi y Pritchard 23 4 prepararon un punto de acero inoxidable plantilla de doblar (una por muestra) que se coloca en un estante en un gran desecador de vidrio. El desecador se llenó parcialmente con agua destilada, tenía pequeñas fugas para evitar la buildup de la presión, y se colocó en una cámara de humedad a 95% de HR. Gellert y Turley 7 investigados de grado marino muestras compuestas FRP por su durabilidad bajo carga de fluencia combinado y 100% de humedad relativa. Sus muestras se cargaron en 4 puntos de flexión a una carga constante igual a 20% del fallo de la carga de flexión estática, mientras que totalmente sumergida en agua de mar. La deflexión de fluencia fue adquirida periódicamente mediante el uso de un calibre de espesor entre la superficie exterior de la viga en la sección transversal central, y una placa de vidrio (se infiere que dicha medición se realizó fuera de la cámara). Abdel-Magid et al. 24 coloca muestras de vidrio / epoxi en un accesorio del medio ambiente Invar que fue proporcionada por la NASA Langley, ya que las muestras se cargaron en tensión a lo largo de la dirección de la fibra, al 20% de la carga axial máxima. Ellyin y Rohrbarcher 25 corrieron pruebas higrotérmicas para un máximo de 140 días, y luego probaron los especímenes en la fatiga en una máquina de prueba hidráulica. El espécimens se envolvieron en un paño de queso en húmedo conectada a un tubo y un suministro de agua. Earl et al. 26 coloca su dispositivo de carga y las muestras en una cámara ambiental grande (5,5 m 3). Como se discutió en muchos estudios experimentales, las condiciones ambientales afectan a las propiedades y respuestas mecánicas de los polímeros. Algunos experimentos limitados también muestran que la existencia de mecánica de tensión / deformación influye en el proceso de difusión en los polímeros. Por lo tanto, para mejorar la comprensión en el rendimiento global de los materiales a base de polímeros en virtud de efectos mecánicos y no mecánicos, existe una necesidad de pruebas concurrente. Hubo varios objetivos detrás del diseño de la plataforma de pruebas se discute en este trabajo. En primer lugar, la plataforma forma parte de la configuración experimental en una investigación de varios años en el comportamiento hygrothermo mecánica de los diferentes tipos de materiales compuestos sándwich FRP para el viento turbina de unaplicaciones de ingeniería naval nd. Los datos de prueba se utilizan para calibrar los parámetros en las ecuaciones constitutivas viscoelásticas para los materiales compuestos poliméricos. Los modelos constitutivos se basan en el trabajo desarrollado a lo largo de los años por Muliana y colaboradores 27-30. El segundo objetivo era tener un bajo coste y de plataforma de pruebas fácil de usar, por ejemplo, uno que podría ser fácilmente trasladado en un laboratorio (por ejemplo, a una escala para las mediciones de masa, o a la fuente del fluido, por ejemplo, uno que viene de un grifo, una campana de humos o un armario inflamable). El tercer objetivo fue crear una plataforma de pruebas que es resistente a una serie de productos químicos comúnmente utilizados en el servicio (en particular, fluido hidráulico, de deshielo, disolventes de limpieza para aplicaciones aeroespaciales 8-10), así especímenes podrían ser sumergidos en tales productos químicos, y su durabilidad puede ser evaluada. La cámara (Figura 1) se construyó con polyethyle de alta densidadne, que tiene alta resistencia química. Como se mencionó anteriormente, se espera que el trabajo futuro incluirá investigación-hygrothermo mecánica de materiales compuestos sumergidos en el fluido hidráulico, de deshielo, disolventes de limpieza. Puesto que la regulación térmica es un aspecto integral de la prueba, espuma de poliestireno expandido se ajusta alrededor de los lados del tanque y se fija en su lugar por cinta y la estructura de acero en sí, para evitar el intercambio de calor con el medio ambiente. La tapa de la cámara (Figura 2) se fabrica a partir de policarbonato transparente o de 9,525 mm de grosor, permitiendo que los usuarios observar las muestras durante la prueba sin molestar a la prueba. La tapa se sujeta en su lugar por las barras en T de aluminio, que se mecanizaron a deslizarse bajo que sobresale por soportes en los lados del tanque. Doblado en las muestras se promulgó por tres bloques de aluminio, que cuelgan hacia abajo desde la tapa, y se fijan a través de las ranuras de la tapa. Los tres bloques permiten hasta cuatro specimens a ensayar a la vez, mientras que las ranuras de la tapa permiten el espaciado de bloque que se ajusta en función de la longitud de los especímenes. Cada bloque está redondeado en el borde de contacto a un diámetro de 12,7 mm, en la adhesión a la norma ASTM D790-10. Los especímenes se colocan debajo de dos de los tres bloques, con una fuerza hacia arriba aplicada en su centro para inducir flexión (Figuras 1-2). El aparato ha sido diseñado con la máxima versatilidad y facilidad de uso en mente. Ruedas con 41.275 mm de diámetro se fijan debajo de la cámara para fines de movilidad. Por encima de ellos, el tanque está soportado por un marco de acero soldado con un fondo de malla de alambre y vigas transversales de apoyo. Ángulo espaciadores de existencias de las esquinas de tanques externos fueron fabricados para mantener el aislamiento de ser aplastado por el peso y el desplazamiento indicadores generales (aparato olla cadena, se verá más adelante). Alrededor de la parte superior, el ángulo stock se utilizó de nuevo para enmarcar. Sistemas de poleas y potenciómetro cadena a Measure flexión mitad del tramo se montan en cuatro de acero, arcos cuadrados de tubería (Figura 3). Los centros de dos arcos fuera de estos cuatro llevan los potenciómetros de cuerda y son ajustables para dar cuenta de la muestra versatilidad. Los potenciómetros de cadena se construyeron utilizando un resorte de torsión (como se puede encontrar en cordones llave retráctil) y potenciómetros con salidas electrónicas de tres puntas. Las poleas están alineados y montados para su uso con un cable de acero que va desde una conexión rígida con el espécimen a una varilla que cuelga sobre el lado de la cámara para la aplicación de peso ajustable. La carga se aplica a la muestra con una serie de cables, poleas, vínculos y pernos. En primer lugar, la muestra se coloca en el perno en U de modo que la barra transversal 10 mm está en contacto con el medio de la luz. Una varilla de acero de diámetro 9,525 mm con pernos de ojo en cada extremo se conecta entonces a la U-perno. Esta conexión de acero pasa a través de la tapa de la cámara. Un cable de acero y Kevlar tHRead están unidos al cáncamo enfrente del U-bolt. Esto permite que el hilo de Kevlar del potenciómetro cadena para leer datos desde un punto rígido. El cable de acero continúa hacia arriba y pasa por encima de dos poleas que permiten que la carga que se aplique en la periferia del tanque. El cable se une entonces a una varilla de acero de diámetro 9,525 mm que sirve como una percha peso ranurada. Esta percha proporciona un lugar donde los pesos ranurados se pueden ajustar con el fin de aplicar la carga deseada.

<table><tbody><tr><td>Barras rectangulares de aluminio 6061</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td><td>. 8975K268, 1668T72, 7062T17,&nbsp;</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Aluminio 6061 ángulos de 90 grados</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td><td>. 8982K91, 8982K14 &nbsp;</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Acero inoxidable 440C</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td>. <td>6253K52</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Láminas de polietileno de alta densidad</td><td>Tap Plastics, EE. UU</td><td>. N/A (0,236 pulgadas de grosor x 10,75 pulgadas de ancho x 16,75 pulgadas de largo)</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Láminas de polietileno de alta densidad</td><td>Tap Plastics, EE. UU</td><td>. N/A (0,354 pulgadas de espesor x 6 pulgadas de ancho x 10 pulgadas de largo)</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Láminas de polietileno de alta densidad</td><td>Tap Plastics, USA</td><td>N/A (0.354 pulgadas de grosor x 6 pulgadas de ancho x 16.75 pulgadas de largo)</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Láminas de policarbonato</td><td>Tap Plastics, USA</td><td>N/A (0.375 pulgadas de grosor, 11.5 pulgadas de ancho, 17.5 pulgadas de largo)</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Espuma de poliestireno expandido</td><td>Home Depot</td><td>Modelo # 310880 Internet # 202532855</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Cable de acero galvanizado</td><td>McMaster-Carr, EE. UU.</td><td>3498T63</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>Perno de ojo de acero</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td>. <td>3013T341</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>Ángulo de 90 grados de acero con bajo contenido de carbono</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td><td>. 9017K444 &nbsp;</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Varillas de acero con bajo contenido de carbono</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td><td>. 8920K84, 8920K75, 8920K231, 8920K135, 8920K84&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Tubos de acero con bajo contenido de carbono</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td><td>. 6527K314, 8910K394, 8910K395, 8920K94&nbsp; &nbsp;</td><td>Parte de la plataforma de pruebas</td></tr><tr><td>Perno en U de acero inoxidable 304</td><td>McMaster-Carr, EE. UU.</td><td>8896T104</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>Polea de acero</td><td>McMaster-Carr, EE. UU</td>. <td>3099T34</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>1008 láminas de acero al carbono</td><td>McMaster-Carr, EE. UU.</td><td>9302T113</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>Ruedas giratorias de servicio ligero</td><td>Harbor Freight, EE. UU</td>. <td>41519</td><td>Parte de la plataforma de prueba</td></tr><tr><td>100- Juego de pesas de vinilo lbf</td><td>Overstock.com 11767059</td><td></td><td>Parte de la plataforma de pruebas Espuma de</td></tr><tr><td>poliuretano de celda cerrada</td><td>General Plastics, EE. UU.</td><td>FR-3704</td><td>Muestras</td></tr> de <tr><td>prueba Grifo de agua desionizada</td><td>, sistema de filtrado PurLab</td><td>N/A</td><td>Fluido acondicionador del tanque</td></tr><tr><td>Resorte torsional</td><td>Clip de llave retráctil, Ebay, EE. UU.</td><td>Lote 10</td><td>Utilizado para construir potenciómetros</td></tr> <tr>de cuerda<td>Hilo de Kevlar</td><td>Cabela' s</td><td>IK-321909</td><td>Utilizado para construir potenciómetro de cuerda Potenciómetro</td></tr> de <tr><td>10 kOhm</td><td>Ebay, EE. UU.</td><td>3590S-2-103L</td><td>Utilizado para construir potenciómetro</td></tr><tr><td>de cuerda Multímetro digital</td><td>Harbor Freight, EE. UU</td>. <td>98674</td><td>Utilizado para tomar medidas de resistencia del potenciómetro de cuerda</td></tr></tbody></table>

una plataforma de pruebas de estudios de durabilidad de polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos concurrente hygrothermo-mecánica

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

La durabilidad de los polímeros y compuestos de polímeros reforzados con fibra bajo condiciones de servicio es un aspecto crítico para ser abordado por sus diseños robustos y mantenimiento basado en la condición. Estos materiales se adoptan en una amplia gama de aplicaciones de ingeniería, de estructuras de aeronaves y buques, a los puentes, palas de aerogeneradores, biomateriales e implantes biomédicos. Los polímeros son materiales viscoelásticos, y su respuesta puede ser altamente no lineal y por lo tanto hacer que sea difícil de predecir y controlar su comportamiento en servicio. La plataforma de pruebas a escala de laboratorio se presenta en este documento ayuda a la investigación de la influencia de cargas mecánicas concurrentes y las condiciones ambientales sobre estos materiales. La plataforma se ha diseñado para ser de bajo costo y fácil de usar. Sus materiales resistentes a químicos hacen que la plataforma adaptable a los estudios de degradación química debido a la exposición en el servicio a los fluidos. Un ejemplo de experimento se llevó a cabo a RT en células cerradas de poliuretanomuestras de espuma cargada con un peso correspondiente a ~ 50% de su máxima carga estática y seco. Los resultados muestran que el aparato de ensayo es apropiado para estos estudios. Los resultados también ponen de relieve la mayor vulnerabilidad del polímero bajo carga concurrente, sobre la base de los desplazamientos de punto medio superior y cargas de rotura residuales inferiores. Se hacen recomendaciones para mejoras adicionales en el aparato de prueba.

El aparato de prueba se ha celebrado con éxito probetas sumergidas en un líquido debajo de tres puntos de flexión. Con precisiones razonables, los especímenes pueden ser cargados y probados con lecturas precisas de los potenciómetros para mediados de punto de desviación cambios. El cambio en la resistencia eléctrica se puede grabar a 4 cifras significativas, lo que resulta en una resolución de desplazamiento del orden de 0,1 micras. Pruebas Hygrothermo-mecánicos se llevaron a cabo a temperat...

La durabilidad de los polímeros y los compuestos poliméricos reforzados con fibra en servicio es un aspecto crítico para sus diseños y mantenimiento basado en la condición. Presentamos una novedosa plataforma de pruebas de laboratorio de bajo costo para la investigación de la influencia de las cargas mecánicas y ambientales concurrentes, y puede ayudar a diseñar estructuras compuestas más eficientes y seguras.

Una plataforma de pruebas de Estudios de durabilidad de Polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos Concurrente Hygrothermo-mecánica

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

El objetivo general de este procedimiento es mejorar el diseño y la seguridad de los polímeros y los materiales compuestos poliméricos bajo condiciones de carga complejas. A través del estudio de su durabilidad bajo cargas hidrotérmicas y mecánicas simultáneas, utilizando una plataforma de pruebas flexible, de bajo costo y fácil de usar. Primero, se colocan especímenes de material compuesto polimérico en un tanque de prueba.A continuación, se aplica una carga constante de flexión a tres puntos, y simultáneamente la probeta se sumerge en un fluido con carga de fluencia. Las lecturas de resistencia medidas se convierten en cambios de desplazamiento. Para el análisis, se miden los pesos de las probetas después de las pruebas simultáneas.Por último, se evalúa la resistencia residual de las muestras. De este modo, se comprende mejor la función mecánica y el diseño de los materiales según su respuesta a la carga simultánea. La principal ventaja de esta plataforma frente a los métodos existentes es que es de bajo costo, fácil de usar, portátil y adaptable fácilmente a otras necesidades de ensayo.Las aplicaciones de este trabajo apuntan hacia estructuras de ingeniería más seguras fabricadas con polímeros y materiales compuestos de polímeros, como aeronaves, barcos, puentes y turbinas eólicas. Tendremos una mejor comprensión y, por lo tanto, modelos numéricos y diseños más precisos de estas estructuras bajo condiciones de servicio complejas. Actualmente estamos utilizando este método para obtener información sobre la durabilidad de los polímeros y los materiales compuestos de polímeros sumergidos en agua y bajo carga mecánica.Sin embargo, también puede aplicarse a otras situaciones, como la durabilidad de otros materiales que se someten rutinariamente a productos químicos agresivos durante su uso. En general, las personas nuevas en esta plataforma deben prestar atención a colocar y cargar cuidadosamente las muestras. La cámara del aparato de prueba está construida en polietileno de alta densidad, que soportará robustamente una amplia gama de temperaturas y fluidos.La espuma de poliestireno que rodea el tanque de prueba evita el intercambio de calor con el entorno. La tapa de la cámara tiene un grosor de 9,5 milímetros y está hecha de policarbonato, lo que permite observar las muestras cargadas. Está asegurada mediante una barra en T de aluminio, que a su vez se fija al tanque para soportar una carga pesada.Se aplica un marco de acero de refuerzo y ganchos adicionales en la tapa. Para las pruebas de resistencia residual se utilizan con mayor frecuencia pesos más pesados. Esta cámara puede aplicar hasta 50 kilogramos a cada espécimen para asegurar que se encuentre el punto de falla.Colgando del cierre hay tres bloques de aluminio diseñados según las normas A STM. Estos bloques permiten probar hasta cuatro especímenes simultáneamente y son ajustables mediante ranuras en la tapa de la cámara. Los especímenes se colocan debajo de dos de los bloques, y una fuerza ascendente en el centro de un bloque induce fuerzas de flexión sobre el espécimen.El aparato tiene ruedas móviles en su base y está firmemente ensamblado mediante un marco de acero con vigas transversales y malla de soporte. Espaciadores angulares evitan que el aislamiento se comprima por el peso superior, y medidores de desplazamiento en los sistemas de polea del marco y potenciómetro de cable miden las deflexiones en el punto medio del tramo. Estos potenciómetros están construidos con resortes de torsión.El polipasto conecta un cable de acero desde una conexión ubicada en la probeta hasta una barra colgante para la aplicación ajustable de peso. La carga total aplicada a la probeta proviene de este conjunto de cables, poleas y pernos. Estos elementos se explican en las siguientes secciones, que describen el uso del aparato para colocar una probeta en el equipo de ensayo.Primero, abra la tapa del tanque y colóquela sobre los soportes laterales. Luego cargue la muestra en el perno en U. La barra transversal debe estar en el centro de la muestra.Ahora coloque los extremos del espécimen sobre el soporte de aluminio. Debe haber un saliente de aproximadamente cinco a 10 milímetros. Continúe cargando hasta cuatro espécimenes de la misma manera.Luego retire los soportes de la tapa y baje la tapa. Asegúrese de que la tapa esté correctamente colocada sobre el tanque. Ahora, aplique la fuerza deseada a las muestras añadiendo pesas a la varilla de acero que cuelga de la polea externa.Primero, asegúrese de que la línea del potenciómetro esté tensa. Luego mida la resistencia entre los pines exteriores del potenciómetro. La punta negra va al pin uno y la punta roja va al pin tres.Ahora, convierta la lectura de resistencia en desplazamiento calculando el factor de calibración. En este caso, un kiloohmio corresponde a 64,895 milímetros de desplazamiento. Para la adquisición continua de datos, es posible conectar los potenciómetros de hilo al multímetro digital.Después de calcular el desplazamiento, prepárese para pesar los especímenes, retire los pesos y la tapa del tanque. Luego, los especímenes pueden transferirse a la cámara de retención. Primero, prepare una cámara de retención temporal para todos los especímenes con fluido de prueba a temperatura ambiente, según el estándar de ensayo correspondiente.Ahora, para pesar una muestra, primero séquela con un paño de microfibra. Luego colóquela en una balanza de alta precisión y registre la lectura obtenida. Si es necesario someter las muestras a pruebas de resistencia residual, realice dichas pruebas.Se realizaron pruebas térmico-mecánicas de alta deformación a temperatura ambiente en dos grupos de cuatro especímenes de espuma de poliuretano de celda cerrada. Un grupo se probó seco a 50 % de humedad relativa. El segundo grupo se probó mojado en agua desionizada.Se registró la deflexión en el punto medio durante las primeras seis horas y posteriormente al día siguiente. El desplazamiento de las muestras húmedas fue considerablemente mayor que el de las muestras secas. La resistencia residual de las muestras se evaluó aplicando carga hasta la falla.Los especímenes húmedos fallaron a aproximadamente tres kilogramos, y los especímenes secos fallaron a aproximadamente 3,6 kilogramos. Si la configuración se realiza correctamente, los especímenes pueden colocarse y cargarse en esta plataforma en 15 minutos. Al seguir este procedimiento, es importante recordar colocar y cargar adecuadamente las muestras, especialmente si requieren un peso considerable para el estudio de durabilidad siguiendo este procedimiento.Se pueden realizar otros estudios, como la durabilidad de los compuestos y la exposición a productos químicos agresivos en servicio, para responder preguntas adicionales sobre la durabilidad de estos materiales. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo probar polímeros y compuestos poliméricos utilizando esta configuración de ensayo de bajo costo y fácil de usar. Si trabaja con productos químicos agresivos, recuerde cumplir con las precauciones indicadas en las hojas de seguridad de materiales y en las normas de salud ambiental y seguridad.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

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Una plataforma de pruebas de Estudios de durabilidad de Polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos Concurrente Hygrothermo-mecánica (Video) | JoVE Journal

Una plataforma de pruebas de Estudios de durabilidad de Polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos Concurrente Hygrothermo-mecánica

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