Envejecimiento térmico artificial de poliéster reforzado y polivinilo cloruro recubierto de tejido técnico

Este protocolo facilita la realización de pruebas simplificadas de envejecimiento acelerado en tejidos textiles y la evaluación de las propiedades mecánicas de los materiales probados. Este procedimiento permite determinar las propiedades futuras del material en un período de tiempo relativamente corto, lo que es esencial para los diseñadores estructurales especializados en estructuras de techos de tela textil. Para evaluar las relaciones constitutivas viscoplásticas, se requiere una máquina de ensayo con una cuerda de software para realizar pruebas de velocidad de deformación constante controladas por un extensómetro.

Antes de comenzar el experimento, confirme que una máquina de prueba, equipada con un extensómetro y el software adecuado está disponible y que una cámara térmica es accesible. Desenrolle el tejido técnico AF9032 fardo y dibuje al menos 42, 300 por 50 milímetros de forma en la superficie de la tela paralela a la dirección warp y al menos 42 paralelas a la dirección de relleno. Utilice un marcador permanente para indicar la dirección warp en cada espécimen antes de cortar las muestras.

Utilice una pinza deslizante para medir el grosor de la muestra y contar el número de roscas en el borde corto de la muestra. A continuación, ajuste la cámara térmica a una temperatura constante de 80 grados centígrados. Cuando la temperatura casi alcanza los 80 grados centígrados, abra la puerta de la cámara y coloque al menos siete conjuntos de especímenes en la cámara, cerrando la puerta lo antes posible para evitar un descenso de temperatura.

Después de una hora, utilice guantes térmicos para eliminar el conjunto de referencia de especímenes, eliminando los conjuntos experimentales sucesivos una vez a la semana cada dos semanas durante las próximas 12 semanas. Después de su extracción de la cámara, deje los especímenes a temperatura ambiente durante una semana. Antes de la prueba, utilice un marcador permanente para hacer dos puntos negros de 50 milímetros de separación en el centro de cada muestra e instale dos insertos planos de 60 milímetros en cada empuñadura de la máquina de ensayo.

Cuando las cuatro plaquitas estén en su lugar, abra el software en la máquina y seleccione el programa dedicado a las pruebas de tracción. A continuación, seleccione la posición inicial con un pinzamiento de 200 milímetros para la separación de agarre en el software y haga clic en el botón Posición inicial para ejecutar el pinzamiento de 200 milímetros para la separación de agarre. Para configurar el extensómetro de vídeo, mueva la cámara a lo largo de la barra de soporte hasta que la lente esté situada en el centro de una muestra.

Compruebe si la lente de la cámara proporcionará una vista clara de los marcadores de la muestra durante todo el experimento. Coloque el dispositivo de calibración delante de la cámara y seleccione el brillo y el enfoque adecuados para la lente. Sujete el dispositivo con las empuñaduras y seleccione el tipo adecuado de marcadores en la ventana Objetivos del software de extensores de vídeo.

Utilice la opción Escala para seleccionar el procedimiento de calibración y seleccionar la distancia de calibración en la ventana Escala. A continuación, cambie el tipo de marcador a Patrón en la ventana Objetivos para permitir que el extensómetro siga las marcas de la muestra. Cuando todos los materiales y equipos estén listos, ajuste los parámetros de prueba en el software de la máquina de ensayo y coloque la muestra en las empuñaduras en las direcciones vertical y horizontal a lo largo del eje vertical principal de la máquina.

Utilice una llave tabular para cerrar los pinzamientos y realizar las pruebas a la velocidad de deformación constante seleccionada hasta que se rompa cada muestra. A continuación, repita la prueba cada dos semanas con cada conjunto posterior de muestras. Después de 80 grados Celsius experimentos, repita el procedimiento semanalmente a 90 grados Celsius.

Una vez probadas todas las muestras, utilice el software de gráficos y el área de sección transversal de las muestras para recalcular la fuerza registrada y los incrementos de alargamiento de acuerdo con la fuerza elemental de las ecuaciones de materiales a las relaciones de deformación unitaria de tensión. A continuación, trace un gráfico de los datos obtenidos para las muestras warp y fill. Para configurar un modelo lineal por piezas para el modelado elástico no lineal, para cada curva de muestra busque los rangos de deformación unitaria que detectan la relación de deformación unitaria lineal o cercana a la lineal.

Utilice la opción Ajustar regresión en el software de gráficos y el método mínimo cuadrado para identificar la línea de ajuste mejor en la región elegida. Denotar la tangente como el valor de rigidez longitudinal para el que el índice I corresponde a la dirección actual del material y el índice J es un número consecutivo de la línea identificada. Una vez delineados todos los parámetros, identifique los puntos de intersección entre las líneas.

Para realizar una extrapolación de Arrhenius, asigne la temperatura de referencia según el valor medio basado en los resultados de la estación meteorológica local y asigne la temperatura de la cámara térmica como la que se utilizó en la prueba de envejecimiento. A continuación, calcule la constante de la tasa de reacción de la ecuación para extrapolar el tiempo de envejecimiento expresado en semanas a años. En esta imagen, se muestran las curvas de deformación de tensión para las direcciones de deformación y llenado del tejido AF9032 obtenido en diferentes tiempos de envejecimiento en el nivel de temperatura de 80 grados Celsius para una tasa de deformación de 0.0011 por segundo.

Como se observó, la diferencia entre la prueba del período de envejecimiento de una hora de referencia y el resto de períodos de envejecimiento suele ser clara. El tiempo de envejecimiento no parece afectar sustancialmente la respuesta material en la dirección warp. Por el contrario, la resistencia a la tracción final en las muestras de dirección de llenado es mucho menor en las muestras envejecidas artificialmente que en las muestras sin envejecer.

Además, para la dirección de relleno, las curvas de deformación unitaria de tensión alcanzadas tienen trayectorias divergentes cuando las deformaciones unitarias superan 0,06. La primera parte lineal de la curva de tensión experimental de una simple prueba de tracción corresponde a la rigidez de la cubierta técnica de tela de PVC. Los resultados obtenidos a 90 grados se pueden extrapolar a años reales utilizando la relación simplificada de Arrhenius.

También se puede calcular el parámetro de endurecimiento en la dirección de deformación y el parámetro de viscosidad en la dirección de relleno. Cabe destacar que para las relaciones constitutivas De Bodner-Partom, se requieren experimentos con tasas de deformación constante. La máquina está obligada a realizar este tipo de operación.

El extensor de vídeo se puede sustituir por un extensómetro mecánico y se pueden incorporar varios modelos constitutivos para reflejar el rendimiento del tejido textil. Esta técnica se puede utilizar para la predicción de por vida de diferentes materiales compuestos. El funcionamiento de una cámara térmica de alta temperatura requiere el uso de guantes térmicos y la compleja máquina de pruebas debe funcionar siempre con cuidado.