Summary
Çalışmanın amacı, yüksek mukavemetli Aramid veya ultra yüksek-molar-kütle polietilen bazlı esnek tek yönlü kompozit laminat malzemelerin doğru mekanik testleri için tutarlı numuneler hazırlamak için protokoller geliştirmektir ve Bu malzemeler üzerinde yapay yaşlanma gerçekleştirmek için protokoller.
Abstract
Birçok vücut zırh tasarımları tek yönlü (UD) laminatlar dahil. UD laminatlar, her katmandaki ipliklerin birbirine paralel olarak yöneldiği ve bağlayıcı reçineler ve ince polimer filmler kullanılarak yerinde tutulan yüksek performanslı ipliklerin ince (< 0.05 mm) katmanlarından yapılmıştır. Zırh, farklı oryantasyonlarda tek yönlü katmanları istifleyerek inşa edilir. Bugüne kadar, tek yönlü laminatlar ve performanslarında etkileri kullanılan bağlayıcı reçineler yaşlanma karakterize etmek için sadece çok ön çalışma yapılmıştır. Örneğin, National Institute of Justice Standard-0101,06 ' te kullanılan Klima protokolünün geliştirilmesi sırasında, UD laminatlar V50içinde delaminasyon ve azalma görsel belirtileri gösterdi, hangi mermi yarısını hangi hız yaşlanma sonrası zırh delmek bekleniyor. UD laminatlar içinde malzeme Özellik değişiklikleri daha iyi bir anlayış bu malzemelerden inşa zırh uzun vadeli performansını anlamak için gereklidir. Tek yönlü (UD) laminat malzemelerin mekanik olarak sorgulanılması için mevcut standartlar önerilmemektedir. Bu çalışmada, bu malzemelerin mekanik özelliklerini doğru şekilde test etmek için yöntemleri ve en iyi uygulamaları araştırıyor ve bu malzemeler için yeni bir test metodolojisi öneriyor. Bu malzemelerin yaşlanması için en iyi uygulamalar da açıklanmıştır.
Introduction
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NıST), kolluk kuvvetleri ve cezai adalet ajanslarının satın alması gereken ekipmanların ve kullanmalarındaki teknolojilerin güvenli, güvenilir ve son derece etkili bir araştırma programı aracılığıyla sağlanmasına yardımcı olur. vücut zırhında kullanılan yüksek mukavemetli liflerin uzun vadeli stabilitesi ele. Önceki çalışma1,2malzeme Poly (p-fenilen-2, 6-benzobisoxazole), ya da PBO, Ulusal Enstitüsü Adalet (nij 's) vücut zırh standardı için büyük bir revizyon yol açtı bir vücut zırhı alan arızası üzerinde duruldu 3. Bu revize standart yayımlanmasından bu yana, çalışma NIST 'de Ultra-yüksek molar-kütle polietilen (UHMMPE)4 ve poli (p-fenilen tereftalamid) gibi diğer yaygın olarak kullanılan liflerde yaşlanma mekanizmaları incelemek için devam etti, veya PPTA, genellikle Aramid olarak bilinir. Ancak, tüm bu çalışma iplik ve tek elyaflar, en dokuma kumaşlar için uygun olan yaşlanma üzerinde duruldu. Ancak, birçok vücut zırh tasarımları UD laminatlar dahil. UD laminatlar, her katmandaki liflerin birbirine paralel olduğu ince elyaf katmanları (< 0.05 mm) inşa edilir5,6,7 ve zırh alternatif Oryantasyonlar ince levhalar istifleme tarafından inşa edilir, ek Şekil 1a 'da tasvir edilmiştir. Bu tasarım, ek Şekil 1Bgörüldüğü gibi, her katmanda lifleri genellikle paralel tutmak için bir bağlayıcı reçine ağır dayanır ve yığılmış kumaşların nominal 0 °/90 ° yönünü korumak. Dokuma kumaşlar gibi, UD laminatlar genellikle iki büyük fiber varyasyonları dışarı inşa edilir: Aramid veya UHMMPE. UD laminatlar vücut zırh tasarımcıları için çeşitli avantajlar sağlar: onlar dokuma kumaşlar (dokuma sırasında güç kaybı nedeniyle) kullanarak göre bir alt ağırlık zırh sistemi için izin, dokuma inşaat ihtiyacını ortadan kaldırmak ve daha küçük çaplı lifleri kullanmak dokuma kumaşlar ama daha düşük bir ağırlıkta benzer bir performans sağlamak için. PPTA daha önce sıcaklık ve nem1,2nedeniyle bozulmaya dayanıklı olarak gösterildi, ama Binder ud laminat performansında önemli bir rol oynayabilir. Böylece, PPTA tabanlı zırh üzerinde kullanım ortamının genel etkileri bilinmiyor8.
Bugüne kadar, bu UD laminatlar kullanılan bağlayıcı reçineler ve UD laminat balistik performans üzerinde bağlayıcı yaşlanma etkileri yaşlanma karakterize etmek için sadece çok ön çalışma yapılmıştır. Örneğin, nij standardı-0101,06 kullanılan Klima protokolünün geliştirilmesi sırasında, ud laminatlar1,2,8aging sonra V50 içinde delaminasyon ve indirimleri görsel belirtileri gösterdi. Bu sonuçlar, malzemenin uzun vadeli yapısal performansını değerlendirmek için yaşlanma ile malzeme özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması gerektiğini göstermektedir. Bu da, bu malzemelerin başarısızlık özelliklerini sorgulamak için standartlaştırılmış yöntemlerin gelişimini gerektirir. Bu çalışmanın birincil hedefleri, UD laminat malzemelerin mekanik özelliklerini doğru bir şekilde test etmek ve bu malzemeler için yeni bir test metodolojisi önermek için yöntemleri ve en iyi uygulamaları keşfetmektir. Bu çalışmakta UD laminasyon malzemelerinin yaşlanma için en iyi uygulamalar da açıklanmıştır.
Literatürde, birden fazla katmandan sıcak bastıktan sonra ud laminatlarının mekanik özelliklerinin sabit bir örneğe9,10,11olarak test edilmesi gibi çeşitli örnekler bulunur. Rijit kompozit laminatlar için ASTM D303912 kullanılabilir; Ancak, bu çalışmada, malzeme yaklaşık 0,1 mm kalınlığında ve sert değil. Bazı UD laminat malzemeler kask veya balistik dayanıklı plakalar gibi sert Balistik koruyucu maddeler yapmak için öncü olarak kullanılır. Ancak, ince, esnek ud laminat de vücut zırh9,13yapmak için kullanılabilir.
Bu çalışmanın amacı, yumuşak vücut zırhında malzemelerin performansını keşfetmek için yöntemler geliştirmektir, böylece malzeme yumuşak vücut zırhında kullanılan yol temsilcisi değildir çünkü sıcak presleme içeren yöntemleri keşfedilmedi. ASTM International, ASTM D5034-0914 standart test yöntemi ve Tekstil Kumaşlarının uzaması (Grab test), ASTM D5035-1115 standart test gibi birçok test yöntemi standartlarına sahiptir. Force ve tekstil kumaşların uzaması (şerit yöntemi), ASTM D6775-1316 standart test yöntemi kesme gücü ve tekstil dokuma, teyp ve uzama kesme, bant ve örgülü malzeme için yöntem ve ASTM D395017 Standart Şartname Strapping, metalik olmayan (ve birleştirme yöntemleri). Bu standartlar, aşağıda belirtildiği gibi kullanılan test kuls ve numune boyutu açısından çeşitli önemli farklılıklar vardır.
ASTM D5034-0914 ve ASTM D5035-1115 ' te açıklanan yöntemler çok benzerdir ve yüksek mukavemetli kompozitler yerine standart kumaşları test etmeye odaklanır. Bu iki standartlardaki testler için, çenelerin çene yüzleri pürüzsüz ve düz olsa da, değişiklikler, sopa-slip tabanlı başarısızlığın rolünü en aza indirmek için 100 N/cm 'den büyük bir başarısızlık stresine sahip örneklere izin verilir. Kayma önlemek için önerilen değişiklikler çeneleri Pad, ceket çene altında kumaş ve çene yüzünü değiştirmek için vardır. Bu çalışmada, numune yetmezliği stres yaklaşık 1.000 N/cm, ve bu nedenle, bu tarz kuls aşırı örnek kayma sonuçları. ASTM D6775-1316 ve ASTM D395017 çok daha güçlü malzemeler için tasarlanmıştır ve her ikisi de ırgat kulpları güveniyor. Böylece, bu çalışmada ırgat kulpların kullanımına odaklanmıştır.
Ayrıca, numune boyutu bu dört ASTM standartları arasında önemli ölçüde değişir. Dokuma ve kaplama standartları, ASTM D6775-1316 ve ASTM D395017, malzemenin tam genişliğini test etmek için belirtin. ASTM D677516 maksimum genişlik 90 mm belirtir. Bunun aksine, kumaş standartları14,15 numunenin en fazla kesme olmasını bekler ve 25 mm veya 50 mm genişliğine sahiptir. Numunenin toplam uzunluğu 40 cm ile 305 cm arasında değişmektedir ve ölçer uzunluğu bu ASTM standartlarına göre 75 mm ile 250 mm arasında değişmektedir. ASTM standartları numune boyutu ile ilgili önemli ölçüde farklılık göstereceğinden, bu çalışmada üç farklı genişlik ve üç farklı uzunluk düşünüldü.
Protokolde numune hazırlama atıfta terminoloji aşağıdaki gibidir: cıvata > habercisi malzeme > Malzeme > numune, terim cıvata ud laminat bir rulo anlamına gelir, habercisi malzeme ud kumaş bir unwound miktarı anlamına gelir hala bağlı cıvata için, malzeme UD laminat ayrı bir parça anlamına gelir, ve numune test edilecek bireysel bir parça anlamına gelir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. rulo eksenine dik kesilmiş warp yönü numuneleri için kesme prosedürü
- Test edilecek tek yönlü malzemenin bir cıvata tanımlayın.
Not: burada kullanılan malzeme dokuma değil gibi, hiçbir warp (rulo eksenine dik yönü açıklamak için kullanılır) ve atkı (rulo eksenine paralel yönü açıklamak için kullanılır), geleneksel Tekstil anlamda, ama bu şartlar için ödünç r netlik. - Önceden belirlenmiş malzemeyi açığa çıkarmak için cıvatayı el ile çıkarın (örneğin, cıvatadan tespit edilen malzeme ama yine de cıvataya bağlı).
Not: Bu cıvata genişliği malzemenin toplam uzunluğu olacak ( ek Şekil 1Bbakın), böylece bir 300 mm ölçer uzunluğu için (bir 600 mm toplam numune uzunluğuna karşılık gelir), aşağıda belirtilen prosedür ve test kuls kullanarak, parçası cıvata kesme malzemesi 600 mm genişliğinde olmalıdır. Bu malzeme parçasının uzunluğu, malzemenin yuvarlanmış olduğu cıvatanın genişliğinden (Bu durumda yaklaşık 1.600 mm) olacaktır. Bu, ek Şekil 1B'de tasvir edilir. - Temel fiber yönünü, ek Şekil 1B'de gösterildiği gibi, cıvata genişliğine paralel olduğunu görsel olarak doğrulayın. Malzemenin üst katmanının fiber yönü (örneğin, bir izleyicinin numuneye bakarak gördüğü zaman) ana fiber yönü olarak adlandırılır.
- Bir neşter ile öncü malzeme küçük bir sekme kes, yaklaşık 3 mm genişliğinde, sekmenin uzunluğu öncül malzemenin asıl fiber yönü ile paralel olarak hizalanır, ek şekil 1C gösterildiği gibi.
- Elle sekmesini kavramak ve sekme uzağa gözyaşı ve altında katmanda lifleri maruz, sekmesine dik çalışan kadar çekin. iki kat öncüler malzemenin tüm uzunluğu boyunca ayrılıncaya kadar sekmeyi çekmeye devam edin ( Ek şekil 1D).
Not: Bu adım, Tamamlayıcı şekil 1D'de gösterildiği gibi, yalnızca çapraz liflerin görünür olduğu bir bölge üretecektir. - Sekme kenarından kalan maruz çapraz lifleri komşu herhangi gevşek lifler çıkarın.
Not: geçerli UD laminat sisteminde, liflerin mükemmel paralel olmadığını gözlemlenmiştir ( Şekil 1' de gösterildiği gibi) ve komşu lifler üzerinden geçebilir. Böylece, ayrılanların bitişiğindeki lifler bu süreçte sıklıkla ayrılacaktır. Gevşek olan komşu lifler, ayrılık için kullanılan sekmenin beklenen yolundan 1 – 2 mm kadar uzakta olabilir. - Bir tıbbi neşter kullanarak, maruz çapraz lifleri boyunca kesilmiş, böylece cıvatadan öncü malzemenin parçası ayıran.
- Bıçak, daha az temiz kesim (Yani bu malzeme kesme 400 cm sonra, bir neşter donuk olabilir ve çizilmiş, ek Şekil 2 ve ek şekil 3' te gösterildiği gibi) neden olan uzaklık kesme belirleyin. Bıçağı donuk hale gelmeden veya hasar görürse değiştirin. En iyi olanı belirlemek için farklı türde bir malzeme test ederken birkaç kesme aleti inceleyin.
DIKKAT: yaralanmayı önlemek için tüm keskin bıçaklar veya kesme aletlerle bakım yapılmalıdır. Hasar riskini azaltmak için bu adımda kesilmeye dayanıklı eldivenler giyilebilir.
- Bıçak, daha az temiz kesim (Yani bu malzeme kesme 400 cm sonra, bir neşter donuk olabilir ve çizilmiş, ek Şekil 2 ve ek şekil 3' te gösterildiği gibi) neden olan uzaklık kesme belirleyin. Bıçağı donuk hale gelmeden veya hasar görürse değiştirin. En iyi olanı belirlemek için farklı türde bir malzeme test ederken birkaç kesme aleti inceleyin.
- Malzemeyi çevirin, böylece Şimdi, ana fiber yönü warp yönünde.
Not: asıl fiber yönü (üst katman) görüntülenmekte olan katmanına başvurduğu için, malzeme üzerinde tornalama asıl fiber yönünü atkı 'dan warp hızına değiştirir (bkz. ek Şekil 1B). - Malzeme üzerindeki kavrama çizgilerini atkı yönüne hizalanmış olarak işaretleyin.
Not: Bu çizgiler, üretilen kenardan üretilen kenar, kesim kenarlarına paralel ve 115 mm bu kesme kenarlarından çalışır. Bunlar daha fazla adım 4.4.1 içinde açıklanacaktır, ancak kavrama hatları (daha sonra kesilmiş) numuneleri yükleme sırasında çekme testi kuls içine çizgiler kullanılır. - 1,3 adım kullanarak materyalden kesilecek numunenin asıl fiber yönünü belirleyin.
Not: fiber oryantasyon üretilen kenarına tam olarak dik olmayabilir unutmayın; Bu durumda, tam fiber hattı izleyin. Toplu malzeme özelliklerini doğru şekilde yansıtamayabilir çünkü üretilen kenar yakınındaki alandan kaçının. - Malzeme genişliğini (kesme kenarları arasında) ve en az 300 mm uzunluğunda (atkı yönü) uzunluğu 1,16 olarak başvurulan olarak sığdırmak için yeterince büyük olan uygun bir kendini iyileştirme gridded kesme mat üzerine malzemeyi yönlendirmek.
- Fiber yönünü, kesme paspasında bulunan kılavuz çizgilerle dikkatle hizalayın. Materyalin kesim kenarını, malzemeyi sıraya alan bir kılavuz olarak kullanın; Ancak, numunenin fiber yönünü hizalamak en önemlidir.
- Malzemeyi kesme paspasında bantla.
Not: teyp asla numunenin merkezine yakın bir yere yerleştirilmemelidir; Bunun yerine, materyalden kesilecek numunelerin uçları ne olacak kullanılmalıdır. Bir numune test edildiğinde uçları kuls olacak; Bu nedenle, teyp tarafından malzeme neden herhangi bir hasar minimize edilir. Sadece çok kesilmiş malzeme köşeleri bantlama malzeme hareket etmez ve bir numune kesme, bıçak da bant kesme olmayacaktır sağlayacaktır. Düşük tack yapışkan bant (örneğin, ressamın bandı) iyi çalışır, çünkü o kaldırılır zaman malzeme zarar vermeden yerinde kumaş tutmak için yeterince iyi yapışır.
- Bıçağı ve düz bir kenarı kullanarak numuneleri malzemede kesebilir. Oluşan şeritler örneklerdir. Bu süreçte malzemenin hareket etmesini izin vermeyin; Aksi takdirde, fiber yönünü yeniden belirlemek ve malzeme buna göre tekrar yönlendirmek.
- Düz kenarı uygun numune genişliğine karşılık gelen istenilen konuma yerleştirin (örn., 30 mm). Tıbbi neşter yeterince ince olduğunu unutmayın ki düz kenar yerleşiminde hiçbir ofset kesme yeri için hesaba gereklidir. Düz kenarı, kesme mat üzerindeki ızgaraya veya diğer Kullanıcı tarafından kurulan diğer referans hattına hizalayın.
- Düz kenarın her iki ucunda da sabitleyerek düz kenarı yerine kelepçe. Sıkıştırma işleminden sonra düz kenarın konumlandırılmasını kontrol edin, böylece bağlama işlemi sırasında taşınmış olabilir.
- Numuneyi, tıbbi neşteri kullanarak düz kenar boyunca materyalden uzaklaştırın. Sabit bir hız ve basınç ile tek, temiz, pürüzsüz bir kesim sağlar.
Not: bıçak kesmeyi düz kenarın kenarına doğru tutmak için bıçak tarafından düz kenara karşı bazı basınç uygulanabilir.
DIKKAT: yaralanmayı önlemek için bakım alınmalıdır, bu nedenle tıbbi neşteri kullanırken kesmeye dayanıklı eldiven giymek tavsiye edilir. Ayrıca, gövdeye doğru kesim yaparken en pürüzsüz kesim elde edildiğimden, kesmeye dayanıklı apron veya laboratuvar ceket giymesi tavsiye edilir. - Mikroskop altında şerit kesme kenarı inceleyin. Yeni, keskin bir bıçak ile yapılan bir kesim ile karşılaştırıldığında, kesme kenarı daha fazla lifleri veya diğer kusurları çıkıntılı varsa bıçak değiştirin.
- Malzemenin işlemde hareket etmediğini dikkate alarak düz kenarın kelepçesini çöz. Malzeme hareket ederse, fiber yönünü yeniden belirleyin ve malzemeyi uygun şekilde yeniden yönlendirmek.
- 300 mm 'den kesilebilir en fazla numune sayısı elde edilinceye kadar 1.12 – 1.15 arasındaki adımları yineleyin.
Not: 30 mm genişliğinde numuneler Için 300 mm 'lik malzeme 10 numuneye eşdeğerdir, ancak 70 mm genişliğine sahip numuneler için bu 4 numuneye eşdeğerdir. Bu 300 mm limit burada incelenmiştir ancak diğer laminatlar için değişebilir tek yönlü laminat için iyi çalışacak şekilde belirlendi. - 1.10 – 1.11 adımlarını gerektiğinde yineleyin (yani, asıl fiber yönünü yeniden belirleyin ve daha fazla numune kesmeye devam etmeden önce malzemeyi yeniden yönlendirmek).
Not: protokol burada duraklatılmış olabilir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın.
2. rulo ekseni boyunca kesilmiş atkı yönü numuneler için kesme prosedürü
Not: burada kullanılan malzeme dokuma değil, ama bu terimler netlik için ödünç olarak, geleneksel Tekstil anlamda hiçbir warp ve atkı yoktur.
- Kesilecek numunelerin sayısına ve boyutuna göre istenen malzemenin genişliğini ve uzunluğunu belirleyin.
Not: Bu tek yönlü laminat Için ve yaklaşık 300 mm ölçer uzunluğuna sahip numuneler için, uçtan uca yerleştirilen iki numune, cıvatanın genişliği boyunca kesilebilir. Böylece, 40 numune seti, her biri 20 numuneden oluşan iki sütunda, ek Şekil 4' te gösterildiği gibi, malzemeyi yuvardan kesmeden önce kesilebilir. Numunelerin genişliği 30 mm ise, malzeme (sütun başına 20 numune olduğu gibi) bazı ekstra boşluk (i.e., 610 mm) ile 20X örnek genişliği kesilmelidir.- 1.4 – 1.6 adımlarının talimatlarını izleyerek, faiz genişliği için atkı boyunca fiber yönünü belirleyin.
- Bir bıçak kullanarak maruz çapraz lifleri (yani, warp lifleri boyunca) kesebilir, böylece öncü malzemesi cıvatayı ayıran.
DIKKAT: yaralanmayı önlemek için tüm keskin bıçaklar veya kesme aletlerle bakım yapılmalıdır. Hasar riskini azaltmak için bu adımda kesilmeye dayanıklı eldivenler giyilebilir.
- İstenilen numune uzunluğuna uyan uzunlukları kesmeye hazırlanın (yani, faiz numunesi uzunluğundaki warp yönünde kesilir). 300 mm 'lik ölçer uzunluğu (600 mm toplam numune uzunluğuna karşılık gelen) elde etmek için, aşağıda belirtilen prosedür ve test tutucuların kullanılması, malzemenin şimdi 600 mm x 610 mm olması gerektiğini unutmayın.
- İstenen numuneleri kesmek için 1.9 – 1.17 arasındaki adımları izleyin.
Not: protokol burada duraklatılmış olabilir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın.
3. elektron mikroskobu taramayla kesme yöntemlerinin Analizi
- Yaklaşık 5 mm uzunluğunda ve genişlikte kareler keserek elektron mikroskobu (SEM) taramasını yaparak numuneleri bir analiz için hazırlayın, karenin en az iki kenarını ilgi kesme tekniğinden korur. Bu korunan kenarlar tespit edilmelidir ve mikroskop altında değerlendirilecektir kenarları vardır.
- Onları cımbız ile uygun çift taraflı karbon teyp üzerine yapışarak SEM örnek tutucusuna örnekleri monte edin.
- Numuneleri, Tarama elektron mikroskobu altındaki yüzey şarj efektlerini azaltmak için altın Paladyum (au/PD) gibi ince (5 Nm) iletken malzemeden oluşan bir tabaka ile kat.
- Örnekleri bir tarama elektron mikroskop içine yükleyin ve yaklaşık 2 kV Hızlandırıcı voltaj ve 50 – 100 pA elektron akımı ile görüntü. Gerektiğinde şarj efektlerini karşı şarj nötralizasyon ayarlarını uygulayın.
4. UD laminat numunelerinin çekme testi
- Çapraz ilk konum değeri ile numunenin en düşük gerginlik altında üst ve alt tutucuların temas edildiği arasındaki uzaklık arasındaki farkı belirlemek için kulkları ölçün. Test yazılımından çaprazkafa konumunu okuyun. Bu çapraz konumda etkin ölçer uzunluğunu ölçerek, etkili bir ölçer uzunluğunu hesaplayın. Etkili ölçer uzunluğunu (çapraz kenar konumu eksi ölçülen etkili ölçer uzunluğu) belirlemek için sapma (yer değiştirme miktarı) çapraz konuma ekleyin.
- Bölüm 1 ve 2 ' ye göre hazırlanan numunelerin, yumuşak uçlu bir kalıcı işaretleyiciyle sayısı, böylece hazırlandığı sipariş açıktır. Hazırlık ve oryantasyon tarihi gibi diğer bilgileri de işaretleyin.
Not: burada kullanılan numuneler 30 mm x 400 mm boyutlarına sahiptir, ancak örnek boyutlar diğer malzemelere göre farklılık gösterebilir ve Bölüm 1 veya bölüm 2 ' ye göre elde edilebilmektedir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın. - Eğer gerinim bir video ekstensometer kullanılarak ölçülecek, manuel ölçer noktaları kalıcı bir marker ile işaretlemek, tutarlılık için bir şablon kullanarak, ek şekil 5Agösterildiği gibi, izlemek için video ekstansometer için puan vermek, ve böylece, ölçmek Zorlanma. Gerinim çapraz yer değiştirmeyle hesaplanırsa, bu adımı atlayın.
- Numuneyi kapstan kulpların merkezine yükleyin.
- Numunenin ucunu kapandan gelen boşluğa yerleştirin ve numunenin ucunu 1,9 adım içinde çizilen kavrama hattında, ek şekil 5B'de gösterildiği gibi konumlandırın. Numunenin merkezini, kapstan kulpların merkezine yaklaşık 1 mm içinde hizalayarak, numuneyi kapstan kulpları üzerinde merkezi hale götürün.
- Numuneyi merkezlenmiş tuttığınızdan emin olmak için kapstan istenilen pozisyona dönün. Bir gerdirme cihazı kullanın — örneğin, saplar manyetik ise numuneye yerleştirilen bir mıknatıs — numuneyi yavaşça yerinde tutun ve kilitleme pimleri ile kapstan yerine kilitleyin.
- Numunenin diğer ucu için 4.4.1 ve 4.4.2 arasındaki adımları yineleyin.
- 2 N veya başka bir uygun küçük yük önyüklemesi uygulayın.
- Çapraz yer değiştirme/fiili ölçer uzunluğunu kaydedin.
- Cihazı, gerilimi kaydetmek için video ekstansometer veya çaprazkafa deplasman kullanarak, 10 mm/dak 'lik sabit bir hızda çekme testini gerçekleştirmek için program ve teste başlamak için Başlat tuşuna basın.
- Ekranda gözlenen yükte% 90 kaybı ile kanıtlandığı gibi, örnek bozulduğunda ekranı izleyin ve testi durdurun. Malzemenin doğası ve karşılık gelen başarısızlık gerinim nedeniyle başarısızlık gerilimi ile aynı olan maksimum gerilimi kaydedin. Kalan numuneler için 4.3 – 4.8 arasındaki adımları yineleyin.
- Daha fazla analiz için kırık numuneleri kaydedin.
- Numune numarasının bir işlevi ve materyalde orijinal numune yerleşimi ve sorunlu verilerin diğer endikasyonları, örneğin Weibull18 dağıtımından son derece sapmaya yarayan veri noktaları gibi arızaya karşı stres kontrol edin ve devam etmeden önce, hazırlama veya işleme sırasında hasarlı örnekler gibi olası nedenleri araştırın.
5. yaşlanma deneyleri için numunelerin hazırlanması
-
Yaşlanma deneyi başlangıcı
- Çevre koşulu başına çalışma için gereken toplam malzeme miktarını hesaplayın ve 12 ay boyunca her ayın bir numune çıkarma planına dayanarak.
Not: Bu çalışmada, 40 numune çıkarma başına ve toplam 12 ekstraksiyon için planlama amacıyla kullanıldı. - Her koşul için gereken toplam malzeme miktarını keser. Gerekli sayıda numuneye sahip olmak için her şeridi yeterince geniş kesebilir ve en az 10 mm.
Not: çekme testini yapmadan önce, numunenin her tarafından fazladan 5 mm 'lik bir malzeme kırpılır. Ekstra malzeme, yaşlanma protokolü sırasında işleme nedeniyle numunelerin kenarları zarar görmüş olabileceğinden kullanılır. - Ek Şekil 5c'de gösterildiği gibi çevre odasına yerleştirilecek tepsilerde kesilmiş yaşlanma şeritleri yerleştirin. Bu çalışmada kullanılan tepsiler yaklaşık 120 şerit tutabilir.
- Malzeme2' nin beklenen kullanım ve depolama ortamına göre çevresel çalışmanın pozlama koşullarını seçin.
Not: Bu çalışmada% 76 bağıl nemde (RH) nominal 70 ° c kullanılmıştır. - Kuru, oda sıcaklığı koşulları için bir çevre odası (örn.% 25 RH 'de 25 °C) için program yapın. Odanın bu koşullarda stabilizasyonu ve daha sonra, örnek tepsiyi duvara ve yoğuşmayı çekmek için görünen odanın herhangi bir yerinden, odanın içinde bir rafa yerleştirmesine izin verin.
- Çevre odasını adım 5.1.4 belirlendiği şekilde istenilen sıcaklığa kadar programlamak,% 25 RH hakkında nem bırakarak.
- Oda adım 5.1.4 hedef sıcaklıkta stabilize sonra, adım 5.1.4 belirlendiği gibi istenilen seviyeye nem artırmak için oda programı.
- Su temini ve filtrasyon yeterli olduğundan emin olmak için günlük odaları kontrol edin ve tolerans dışı koşullar gözlendiğinde not alın. Her odanın veya yakındaki bir dizüstü bilgisayarın önündeki bir günlükte sapmalar ve kesintiler kaydetmek iyi bir uygulamadır.
- Diğer tüm örnekler için 5.1.5-5.1.8 adımlarını yineleyin.
- Çevre koşulu başına çalışma için gereken toplam malzeme miktarını hesaplayın ve 12 ay boyunca her ayın bir numune çıkarma planına dayanarak.
-
Analiz için yaşlı malzeme şeritleri çıkarma
- Analiz için bir çevre odasından yaşlı malzeme şeritler ayıklamak için hazır olduğunda, ilk program yaklaşık% 25 RH bağıl nemi azaltmak için oda.
- Çevre odası düşük nem koşulunda stabilize edildikten sonra, sıcaklık yaklaşık, oda sıcaklığı veya 25 °C ' ye düşecek şekilde programlanmış olur. Bu adım, oda kapısı açıldığında yoğuşmayı önler.
- Çevre odası adım 5.1.5 koşullarında stabilize sonra, odası açmak, ilgi yaşlı malzeme şeritler içeren tepsi kaldırmak, istenen şeritler dışarı çıkarmak ve etiketli bir kap içine yerleştirin.
- Tepsiyi çevre odasına geri dönün.
- 5.1.6 ve 5.1.7 adımlarında verilen prosedürün ardından, yaşlanma çalışmasının devam etmesi halinde odayı ilgi koşullarına geri dönün. Değilse, o zaman nominal ortam durumunda kalabilir.
- Eğer kullanıldığında, Oda günlüğüne ekstraksiyon kaydedin.
- 1.7 – 1.17 adımlarının ardından, yaşlı malzeme şeritlerinin yaşlı örneklerini kesin.
- Örnekleri bölüm 4 ' te açıklandığı şekilde sınayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Birkaç farklı değişkeni araştırmak için birçok kesme ve test yineleme yapıldı. İncelenen bazı değişkenler kesme tekniği ve kesme aleti, test hızı, numune boyutu ve kuls içerir. Kritik bir bulgu, numuneleri fiber yönde hizalamam önemini vurguluyordu. Veri Analizi prosedürleri (tutarlılık analizi, Weibull teknikleri, outlier belirlenmesi, vb), yaşlanma için hususlar gibi aşağıda tartışılmaktadır.
C Utting tekniği/enstrüman
Kesme aleti, her tip kesme aleti ile ilişkili çeşitli hassasiyetler nedeniyle ölçülen başarısızlık stresini etkileyebilir. Şekil 2, Şekil 3ve Şekil 4 ' te başvurulan numuneler, elektrikle güçlendirilmiş bir kumaş kesici ile kesilmiş. Bunun aksine, diğer tüm numuneler, protokolün Bölüm 1 ' inde yukarıda belirtilen prosedür kullanılarak kesildi ve bu örneklerin sonuçları Şekil 8 ve Şekil 10 ' da sunulmuştur. Güçlendirilmiş kumaş kesici ile kesilmiş numuneler 872 MPa (Standart sapma 46 MPa, 102 numuneler) ortalama başarısızlık stres vardı, benzer boyutta bir tıbbi neşter ile kesilmiş numuneler ise ortalama bir başarısızlık stres vardı 909 MPa (Standart sapma 40 MPa, 40 örnekleri). Bu sonuçlar şaşırtıcı değildir, numunelerin kenarlarının daha yakından incelenmesi, güçlü kumaş kesicinin gördüğün, Şekil 5' te görüldüğü gibi, numunenin genişliğinin etkili bir şekilde daralması için, neşterden çok daha pürüzlü bir kenar oluşturduğunu gösterir.
Bu iki kesme aleti kullanılarak kesilmiş numuneler arasındaki mekanik performansdaki fark, çeşitli kesme aletlerinde yapılandırılmış bir soruşturmaya yol açtı. Örneklerin her aracı kullanılarak kesilmiş ve sonra görüntülenmiş. Şekil 6, Şekil 7, ve ek şekil 7 yüksek büyütme, ve ek Şekil 8 daha düşük büyütme, bir) bir elektriksel olarak güçlendirilmiş kumaş kesici, b) bir seramik bıçak, c elde edilen kenarları göster hassas seramik kesici, d) bir döner bıçak, e) bir yardımcı bıçak, ve f) tıbbi bir neşter.
Bu görüntülerde hem lokalize hasar alanları hem de daha geniş hasar bölgeleri görülür. En lokalize zarar, liflerin yıpranmış fiber kenarlarından çıkıldığında veya lifin kenarı bükülmüş ve Şekil 6a'da olduğu gibi bıçak tarafından düzleştirildiğinde görülür. Hasar daha geniş bölgeler kesme ve potansiyel debonding olarak görülür, hangi çapraz lifleri oluşur.
Şekil 6 ve Şekil 7 ' nin, şekil 6 ' nın diğer panellerinde görülenden daha temiz kesimleri tasvir eden Figure 6F ve Figure 7F gibi en lokalize hasar ile temiz bir kesim sağladığını göstermektedir. Şekil 7' ye. Çapraz liflerin kesim nedeniyle kesme lifleri hiçbir kanıt göstermek ve çapraz liflerin sonunda hasar yaklaşık yarım fiber çapı sınırlıdır. Yardımcı bıçak biraz daha büyük hasarlı bölge oluşturur; Ancak, elde edilen fiber çapraz bölümler, neşter dışında kesme yöntemleri kullanarak daha temizdir. Diğer tüm kesme yöntemleri, bir lif çapından daha büyük bir ölçüde lokalize hasar yaratır. Hem neşter hem de yardımcı bıçak uzunluğu boyunca bir fiber bölmek için yeterince keskin ve Şekil 5F, ggörüldüğü gibi biraz düzensiz kenarı neden olabilir. Bu ek Şekil 7daksine, nerede hassas seramik kesici onları kesme yerine onları düzleştirme tarafından kenar lifleri zarar. Kenar lifinden dilimleme, bir kenar lifinin çıkartılacak olması durumunda oluşturulan numunenin toplu alanında büyük hasarlı bir bölgeye neden olmaz.
Şekil 5, Şekil 6ave ek şekil 7B elektriksel olarak güçlendirilmiş kumaş kesici nedeniyle tipik hasar gösterir. Çeşitli uzunlukta ölçeklerde son derece yıpranmış bir kenar oluşturur. Küçük bölümlerde seramik yardımcı bıçak keser, büyük ölçekli delaminasyon ve liflerin gruplar halinde kesme neden, Şekil 6B ve Şekil 7cgörülebilir. Bu sonuçlar düzensiz kesim ve yıpranmış lifler yoksun olmasa da, bu hassas seramik kesici ile daha az yaygındır, ek şekil 8Egörüldüğü gibi. Rotary Blade ile yapılan Cuts diğer kesme yöntemleri gibi düz değildir ( ek şekil 7Egörüldüğü gibi, ek şekil 8F, g, ve Şekil 7A, b) ve büyük ölçekli fiber çekilme olabilir (ek Şekil 7E). Şekil 6e, f, Şekil 7E, fve ek şekil 7G, hgörüldüğü gibi yardımcı bıçak ve tıbbi neşter tarafından yapılan kesiklerin görüntüleri büyük ölçekli kesme, delaminasyon, veya fiber çekilme, küçük kanıtlar gösterir. Ek şekil 8iIle Tamamlayıcı şekil 8H karşılaştırma, tıbbi neşter, daha az yıpranmış lifleri dışarı yapışması ile, yardımcı bıçak daha iyi bir kenar neden yapar, her iki yöntem için de, bu tür lifleri sadece gözlenen Bazen.
SEM tarafından muayene için hassas numuneleri keserken, neşter en iyi performansı verir. Seramik yardımcı bıçak, hassas seramik kesici gibi kesimlerin başında ve ucunda lifler çeker. Metal yardımcı bıçak maksimum fiber bir kesim başlangıcında çeker tanıtır. Daha küçük örnek parçaların kesme ya da güçlendirilmiş kumaş kesici veya döner bıçaklar zor olabilir ve pratik değildir.
Tıbbi neşter, düz kenarına en yakın kesme konusunda çok hassastır. Hassas seramik kesici, hassas bir numune genişliği keserek daha fazla hataya yol açan, aksine, düz kenar büyük bir ofset vardır. Döner kumaş kesici her zaman malzeme kesmez ama bunun yerine, bıçak noktasında kıvrılır. Elektrikli kumaş kesici düz bir kenar karşı kullanılamaz, bu yüzden bu araç ile mükemmel bir düz kesim yapmak zordur. Böylece, tıbbi neşter düz kenarına en yakın düztest kesim vermek eğilimindedir. Ayrıca, kesme bıçağının çalkalanmış veya hasar görmesi durumunda değiştirilmesi veya numunelerde kesilmiş kenarlar artık bir mikroskop altında yeni bir bıçak ile kesilmiş kenarlar ile karşılaştırıldığında düzgün görünmezse önerilir.
Numunelerin fiber yönde hizalanmayı önemli
Erken bir test seti, elektrik kumaş kesici kullanılarak kesilmiş ve 25 mm genişliğine ve 150 mm 'lik bir ölçer uzunluğuna sahip 40 örneklerden oluşmaktadır. Bu numuneler, optimize edilmemiş ilk kavrama tasarımı kullanılarak 40 mm/dak 'lik bir deplasman yükleme hızında test edildi. Testler, numunelerin 1 ile 20 arasında iyi bir şekilde fiber yönü ile hizalanırken, 21 ile 40 arasındaki örneklerin yanlışlıkla 2 ° ' den daha az yanlış hizalanarak (yani, lif yönü numunenin ana uzunluk yönüne paralel değildi) gösterdi. Bir numune yanlış hizalanmışsa, test sırasında karakteristik bir davranış görülür. Numunenin bir tarafı yukarı doğru kesilecek, karşı taraf ise aşağı doğru makaslar, böylece test öncesinde numuneye doğru çizilmiş bir çizgi artık düz olmayacaktır. Bu ek Şekil 6 tasvir edilir ve kenar lifleri her iki capstans değildir kaynaklanmaktadır.
Numunelerin 21 ile 40 arasında yanlış hizalaması nedeniyle, Şekil 2' de görüldüğü gibi, 1 ile 20 arasındaki örneklerin 21 ile 40 arasında karşılaştırıldığında maksimum stres (başarısızlıkla oluşabilecek) arasında farklı bir fark vardır. Şekil 2a , yanlış hizalanan numuneler için numune numarasının bir işlevi olarak maksimum stres (arızada meydana gelen) sunar. Maksimum stres homojen bir nüfus, Şekil 2Bgibi, tüm alan boyunca eşit olarak dağıtılacaktır. Ancak, Şekil 2a'da, ilk ve üçüncü Dördüde bir veri yok, çeyrek 3 ' te bir çıkış dışında, örnek numarası 13 olarak işaretlenmiş. Şekil 2C Iki grubun Weibull arsa ve Ilişkili Weibull dağıtımları için 99% güven sınırları içerir. İlk 20 numuneden, Grup 1 ' den ve ikinci 20 numune, Grup 2 ' den gelen dağıtımları, 1 ile 20 arasındaki örneklerden 21 ile 40 arasında daha yüksek bir stres-başarısızlık sergileme ile tekrar farklıdır. Bu gözlem, Şekil 2D'de daha da açıklığa kavuşturuldu, burada 13 numara, çıkarılan bir örnek. Şekil 2D'de, yalnızca bir veri noktası diğer grubun% 99 güven sınırları ile ancak çakışıyor; Aksi takdirde, veri çakışıyor yoktur.
Numunenin fiber yönü ile yanlış hizalama, yanlış hizalama numune genişliğinin etkili bir şekilde daralmakta olduğu için aldatıcı olarak daha zayıf sonuçlar vermek üzere gösterilmiştir. Bu, kesme sırasında elyaf yönünü sık belirlenerek, malzemenin değişmesini önlemek için dikkatli olmak ve numuneleri keserken kesme Mat (numune kenarına kıyasla) sabit bir noktadan ölçüm yaparak önlenebilir. Ek Şekil 6' da gösterildiği gibi, karakteristik deformasyon deseniyle test sırasında bir hizaya göre deneysel olarak görülebilir. Örneklerin hepsi eşit derecede yanlış hizalanmışsa, etki çoğunlukla Weibull ölçek parametrelerinde olacaktır. Buna karşılık, numuneler rasgele hizalanmışsa, hem Weibull şekli hem de ölçek parametreleri etkilenecektir.
Teori
Fiber yönü boyunca gerginlik test edildiğinde, UD laminatlar bir matris paralel lifleri oluşan bir fiber Tow benzer şekilde davranmaya kabul edilebilir. Bir fiber kırıldığında, bazı genişlik ve uzunluk üzerinde komşu lifleri üzerinde yükünü yeniden dağıtacak, ve yararlı bir model filamients küçük demetleri bir zincir kavramı etrafında inşa edilebilir, nerede hayatta kalan filam eşit yük paylaşmak. Yani kaçınılmaz olarak, fiber mukavemet özellikleri ve şerit özellikleri, Coleman19 – 23tarafından açıklandığı gibi ilişkilidir. Uygulanabilir teorinin ayrıntılı bir tartışma da Phoenix ve Beyerlein24bulunabilir, ve liflerin zaman bağımlı özellikleri Phoenix ve Newman tarafından ele alınmıştır25, 26. Bu teori, bir lif boyunca doğal, içsel kusurları oluşumunu iyi bir Poisson-Weibull modeli tarafından tanımlanan varsayımından başlayarak bir Weibull başarısızlık dağılımı geliştirir. Bundan, bir boyut efekti doğal olarak düşer. Basitçe, malzemenin hacmi büyük, düşük başarısızlık stres koymak. Bu, malzemenin daha büyük bir hacim olarak, liflerin doğal, içsel kusurları collocate, zayıf bir nokta oluşturma ve böylece, başarısızlık stres düşürücü daha yüksek bir olasılık olduğu gerçeğini kaynaklanmaktadır.
T ilginç oran
Tablo 1 , üç farklı yükleme hızı kullanarak sonuçların karşılaştırmasını gösterir. Yükleme hızı arttıkça, başarısızlık gerilimi de artar. Başarısızlık gerinim üzerinde bir etkisi görünmüyor, bu nedenle modül de artan bir yükleme hızı ile artırmak için görünür.
Farklı yükleme oranlarında test avantajı, testler bileşik farklı yönlerini sorgulamak olmasıdır. Yavaş testler daha Matrix özellikleri, özellikle matris kesme sürünme üzerinde, hızlı testler öncelikle fiber başarısızlık stres25, 26keşfedin güvenilirler. Bu ilgi davranışını yakalar birini seçmek için bir yükleme hızı seçiminde önemlidir.
S çubuklara genişliği
Tablo 2 , numune genişliğinin artması etkisini gösterir. Numune genişliğinin artması ile kesme kenar efektleri, numune genişliğinin daha az olması nedeniyle daha az önemli hale gelir. Ayrıca, numunelerin genişliğini ölçmenin herhangi bir yanlışlığı daha az önemli hale gelir. Artan numune genişliğine sahip artmış tutarlılık, arıza stresi standart sapmasının azalmasına karşı görülür. 10 mm genişliğindedir, ortalama arıza gerilimi düşüktür ve standart sapma daha geniş örneklerden daha yüksektir ve bu dar numunelerin önemli kenar efektlerinden muzdarip olabileceğini düşündürmektedir. Hata gerinim artan genişlikte azalır, belki de kenar efektlerinin azaltılmış etkisi nedeniyle.
Daha geniş numune genişliği, daha küçük etkisi kenar etkileri olacak ve bu nedenle, numunelerin artan tutarlılık. Böylece daha geniş numuneler daha iyi sonuçlar verir. Ancak, malzeme giderleri ve daha geniş test etmek için kuls maliyeti açısından bir ticaret-off, ve böylece daha güçlü, numuneler.
Yukarıda da anlatıldığı gibi, teori artan genişliği24ile başarısızlık stres bir azalma öngörür. Bu, 70 mm genişliğinde numuneler ile 30 mm olan numuneleri karşılaştırırken belirtilir. 10 mm genişliğindeki numunelerin başarısızlık stresinde büyük azalma muhtemelen bu kadar dar genişlikte kenar efektlerinin artan önemi nedeniyle olur.
S çubuklara uzunluğu
Daha önce de tartışıldığı gibi, teori24artan uzunluğu ile başarısızlık stres bir azalma öngörür. Tablo 3 ' te sunulan sonuçlar, bu ama aynı zamanda yük hızı sabiti tutmak yerine 10 mm/dak sabit olan yükleme oranı ile Şaşırtılmış olduğunu gösterir. Gerilme hızını azaltmak (10 mm/dak sabit yükleme hızı ve artan ölçer uzunluğu ile olduğu gibi) de başarısızlık stresi azalmasına neden olur. Başarısızlık stres için standart sapma sadece farklı gerilme hızları ile açıklanabilir daha artar. Bu fenomen, uzun numunelerin kesilmesinin daha zor olması ve kenar liflerinin kenar uzunluğu boyunca bir yerde kesilmiş olması, numunenin genişliğini rasgele bir şekilde azaltması nedeniyle olabilir. Kesici kolunun uzunluğundan daha uzun numuneler özellikle zordur, çünkü sürekli hız ile tek bir pürüzsüz kesim ile kesmek mümkün değildir. Uzunluk arttıkça başarısızlık gerilmesinin azalması, başarısızlık stresinde tüm azalmayı daha uzun numuneler için daha yavaş gerilme oranı nedeniyle olduğunu gösterir.
100 mm 'lik ölçer uzunluğu ile başarısızlığa karşı test edilen numuneler, tipik olarak numunenin tüm ölçer uzunluğu boyunca delaminasyon gösterir. 900 mm 'lik bir ölçer uzunluğu ile başarısızlığa karşı test edilen numuneler, göstergenin sadece bir bölgede (tipik olarak orta) ortaya çıkması, numunenin büyük bir kısmını sağlam bir şekilde bırakarak, zincir-of-demetleri modelinden beklenebilir.
Kulp -ları
Kulplar ırgat tarzında olmalıdır. Dönen Vinçler yükleme daha kolay sağlar ve kapstan sadece dört kilitleme pozisyonları tutarlılık sağlamak yardımcı olur. Kapstan kavrama bu yakın ve malzeme üzerinde kelepçe son derece yüksek mukavemetli kaygan malzemeler kullanılabilir. Ancak, bu çalışmada kullanılan sabit açılış vinçler hem uhmmpe ve aramids için çalışır.
Bir çalışma farklı bir malzeme kullanarak, iki farklı türde ırgat kulpları karşılaştırarak yapıldı. İlk set için, ırgat düzeltildi, ve numune yük hücresi ile hizalanmış değil, bunun yerine, ırgat yarısı genişliği ile ofset. İkinci set, test sırasında onları kilitlemek için pimler ile döner vinçler oluşur. Ayrıca, bu vinçler yük hücresi ile numune hizalamak için ofset ve böylece, yükleme sırasında yük hücresinde bir an önlemek. Hata yükü dağıtımları, Şekil 8' de gösterildiği gibi bu kuls için çok benzerdir. Dönen kuls, daha geniş yarıçaplı kapstan ve böylece daha uzun yük aktarımı uzunluğuna bağlı olarak sabit kulpların daha marjinal bir şekilde daha zayıf bir dağılımı verebilir. Ayrıca, sabit kuls dönen tutuculardan daha marjinal daha büyük bir varyans olabilir, çünkü vinçler Kapstans etrafında numune sarma zorlukları nedeniyle sabit olduğunda yükleme sırasında numune zarar daha yüksek bir olasılığı vardır. Bu kuls arasındaki fark, yük ve uzatma grafiklerini karşılaştırırken belirgindir. On temsilci numuneden gelen sonuçlar, sabit ve dönen kuls için Şekil 9 ' da gösterilir. Dönen kuls için eğrileri pürüzsüz ve tutarlı, aksine, sabit kavrama eğrileri sık örneklerin kayma olduğunu göstermektedir. Vinçler yerinde sabitlendiğinde, numunenin kulpların tamamen üzerinden kaymasını önlemek için birkaç maske gerekli olduğu için, malzemenin üzerine sıkıştırmak zor olur.
Veri Analizi
UD laminat materyallerinin doğasında belirli bir miktar değişkenlik vardır. Burada sunulan kesme/test prosedürlerinin amacı, numune hazırlama ve teste eklenen ek değişkenliği en aza indirmektir. Dış veri noktaları ya UD laminatlar içsel dağılımına atfedilen veya bir kesme/test artifakı olabilir. Aşağıdaki paragraflar, yapıları dağıtımları ayırmak için birkaç teknikleri tartışır.
Numune numarasının bir fonksiyonu olarak başarısızlık gerilimi
Numune numarasının bir işlevi olarak başarısızlık stres bir arsa numunelerin bir grup genel eğilimleri gösterebilir. Malzeme makro ölçeği üzerinde değişken olmadıkça, malzemenin içsel değişkenliği böyle bir arsa üzerinde gözlemlenmemelidir. Şekil 2B , Şekil 2a'nın aksine, kendi kendine tutarlı örneklerden oluşan bir grup örneği gösterir.
Numuneler arasında bu tutarlılık eksikliği diğer analizlerde belirgin olmayabilir. Yanlış hizalanan örneklerin örneğe geri dönmek, başarısızlık stres farkı Şekil 2' den açıktır. Ancak, 1 ile 40 arasında numuneler için verilere bakarak net değildir. Bu Şekil 3' te, 1 ile 40 arasındaki numuneler için% 99 güven sınırları Ile bir Weibull Arsa gösterilir. Şekil 3 ' te kesme tutarsız olduğu bariz bir belirti yoktur. Ayrıca, örnek numarasının bir işlevi olarak Şekil 4 ' te çizilen bu aynı numuneler için başarısızlık suşları, Şekil 2a'da gösterildiği gibi başarısızlık gerilimleri yaparken, aynı zamanda tutarlılık eksikliğinin hiçbir belirtisi göstermez.
Weibull dağıtım ve aykırı
Bu UD laminat malzemenin doğası göz önüne alındığında, bir Weibull başarısızlık stres dağılımı19 – 26olması bekleniyor. Bu dağılımın,24 – 26lifleri arasında yük paylaşımı nedeniyle tek bir fiber için ilişkili şekil parametresinden çok daha yüksek bir Shape parametresi olması bekleniyor. Numune toplu işleminin başarısızlık stresinin Weibull dağılımı ile iyi tanımlanmış olup olmadığını belirlemek için standart istatistiksel testler yapılabilir.
Weibull dağılımı ile belirli sayıda düşük mukavemetli numune bekleniyor. Bu, verilerin normal bir dağılımdan olduğundan daha zorluğu belirlemenin daha zor olmasını sağlar. Örneğin, Şekil 9C'de, sol alt çeyreğinde bir Datum veren numune daha da düşük görünüyor. Şekil 9B aynı verileri yalnızca Şekil 9a'de tanımlanan potansiyel bir çıkış olmadan sunar. Şüpheli veri noktaları, özellikle 95% maksimum olasılık güven aralığı dışında kalan olanlar araştırılmalıdır.
Yaşlanma
Tablo 4 , 300 mm 'lik etkili ölçer uzunluğu ile 30 mm genişliğinde, 10 mm/dak yükleme hızında test edilen numuneler için yaşlanma sonuçlarını sunar. Bu sonuçlar yaşlanma etkisi göstermez. PPTA daha önce sıcaklık ve nem1, 2neden bozulmaya dayanıklı olarak gösterilmiştir. Bu nedenle, matris önemli bir rol oynamayan bu gerilme oranı, bu yaşlanma deneyi için izin verilen süre için zaman içinde önemli bir bozulma göstermez bu özellikle çekme testleri şaşırtıcı değildir.
Özetle, kesme tekniği numunenin etkili genişliğine büyük bir rol oynayabilir, bu nedenle en az numune hasarı ile tutarlı sonuçlar veren bir seçim yapmak önemlidir. Bu çalışmada en iyi şekilde çalışan bir tıbbi neşter bulunmuştur. Kuls türü stres-gerinim eğrileri yanıltıcı özelliklere yol açabilir; Böylece, bu çalışmaya dayanarak, Dönen Vinçler tavsiye edilir. Yükleme hızı, numune genişliği ve numune uzunluğu tüm son mukavemet değerini etkiler ve özenle seçilmelidir. Özellikle, numune genişliği yeterince geniş olmalıdır, böylece kesim içindeki herhangi bir dalgalanmaların sonuçlar üzerinde yetersiz bir etkisi yoktur ve numune uzunluğu, numunenin kuls arasında başarısız olması, ancak bu kadar uzun süre kesilmemesi için yeterince uzun olmalıdır. Yukarıdaki sabit tüm tutarak, bilim adamları yaşlanma etkilerini tanımlayabilir.
Şekil 1: Ud malzeme SEM görüntü, kırmızı ve mavi çizgiler bireysel yüzey lifleri aşağıdaki Nonparallel lifleri vurgulamak için. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2: hizalanan ve yanlış hizalanan numuneler için başarısızlık gerilimi grafikleri. (a ve b) her numunenin arıza gerilimin numune numarasının bir işlevi olarak grafiklerini. Panel a grubu 1, 1-20 numuneleri ve kırmızı daire, iyi hizalanır ve Grup 2, örnekleri 21 – 40 ve mavi ile daire, fiber yönü ile yanlış hizalanır 40 örneklerden oluşur. Panel b , 40 iyi hizalanmış örneklerden oluşur. (c ve d) iki grubun Weibull dağıtımları 99% güven sınırları, Grup 1 ' in sınırları ile Grup 2 ' den veri noktalarının en az bir çakışma gösteren grafikler. C paneli bir outlier gösterir. Panel d , dağılım için maksimum olasılık tahmininden uzak olduğu için numune 13 ' ü göstermez. Örnekleri yaklaşık 25 mm genişliğinde, nominal 40 mm/dakika test ve bir elektrikli kumaş kesici ile kesti. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3: her iki grup 1 ve 2 ' de (Şekil 2 ' de açıklandığı gibi), 99% güven sınırlarını gösteren bir Weibull arsa. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 4: Şekil 2 ve şekil 3 ' te gösterildiği gibi aynı numuneler için, numune numarasının bir fonksiyonu olarak her numunenin başarısızlık gerilmesinin bir arsa. Numuneler yaklaşık 25 mm genişliğindedir ve neredeyse 40 mm/dak 'lik bir çekme deplasman yükleme hızında test edilmiştir ve elektrikli kumaş kesiciyle kesilir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 5: elektrikle güçlendirilmiş kumaş kesiciyle yapılan bir kesim tipik bir pürüzlü kenar. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 6: Mikroskoptan görüntülerin parçalar ile çapraz kesim liflerin kenarlarının SEM görüntüleri. Kesim (a) elektriksel olarak güçlendirilmiş bir kumaş kesici, (b) bir seramik bıçak, (c) hassas seramik kesici, (d) bir döner bıçak, (e) bir yardımcı bıçak ve (f) tıbbi bir neşter ile yapılmıştır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 7: KÖŞELERIN SEM görüntüleri tarafından üretilen kesmeye genel bakış. Köşelerin SEM görüntüleri, (a) tarafından üretilen kesme genel bir bakış veren bir elektriksel olarak güçlendirilmiş kumaş kesici, (b) bir seramik bıçak, (c) bir hassas seramik kesici, (d) bir döner bıçak, (e) bir yardımcı bıçak, ve (f ) tıbbi bir neşter. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 8: Weibull arsa iki farklı ırgat kulpları için başarısızlık yükü karşılaştırarak. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 9:10 temsili numunelerin yükleme ve uzatma grafikleri . Test (a) sabit ve (b) dönen ırgat kulpları kullanılarak gerçekleştirilen Bu rakam daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 10: başarısızlık stres dağıtımları. 300 mm 'lik ölçer uzunluğunda, 30 mm genişliğine sahip, 10 mm/dak 'da yüklenen ve ' warp ' yönü boyunca kesilmiş, (a) bir yol ve (b) daha açık olmayan örnekler için Weibull ölçekleme kullanılarak çizilen başarısızlık stres dağıtımları. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
| Yükleme hızı (mm/dak) | Arıza gerilimi (MPa) | Başarısızlık gerilme (%) | Genç Modülus (GPa) |
| 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) |
Tablo 1: parantez içinde standart sapmalar ile ortalama değerler, 300 mm, 30 mm genişliğinde bir ölçer uzunluğu ile numuneler üzerinde yükleme hızını değişen etkilerini gösteren, ve ' warp ' yönü boyunca kesilmiş, nerede her toplu en az 35 numuneler.
| Genişlik (mm) | Arıza gerilimi (MPa) | Başarısızlık gerilme (%) | Genç Modülus (GPa) |
| 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) |
Tablo 2: parantez içinde standart sapmalar ile ortalama değerleri, 300 mm ölçer uzunluğu ile numuneler üzerinde genişliğini değişen etkilerini gösteren, 10 mm/dak yükleme hızı, ve ' warp ' yönü boyunca kesilmiş, nerede her toplu en az 35 numuneler.
| Uzunluk (mm) | Arıza gerilimi (MPa) | Başarısızlık gerilme (%) | Genç Modülus (GPa) |
| 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) |
Tablo 3: parantez içinde standart sapmalar Ile ortalama değerler, 30 mm genişliğine sahip örneklerde uzunluğu değişen etkileri gösteren, 10 mm/dak yükleme hızı, ve ' warp ' yönü boyunca kesilmiş, nerede her toplu en az 35 numuneler.
| Yaşlanma süresi (gün) | Arıza gerilimi (MPa) | Başarısızlık gerilme (%) | Genç Modülus (GPa) |
| 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) |
Tablo 4: parantez içindeki standart sapma ile ortalama değerler, 70 °C ' de yaşlanma etkilerini gösteren, 300 mm 'lik ölçer uzunluğuna sahip örneklerde% 76 RH ile, 30 mm genişliğinde, 10 mm/dak 'lik bir yükleme hızı ve ' warp ' yönü boyunca kesilmiş , her toplu iş en az 35 örneklerdir.
Ek Şekil 1: Ud laminatlar şematik. (a) iki tek yönlü (UD) katmanında (a) fiber (silindir) yönü, biri 0 ° yönelimli, diğeri 90 ° yönlendirmeli. (b) onun cıvata BIR parça ud malzeme kesme için şematik. Cıvata genişliği kırmızı noktalı çizgi boyunca ölçülür. Kesilmiş malzeme parçası için, uzunluğu kırmızı noktalı çizgi boyunca ölçülür ve genişliği uzunluğuna dik olarak ölçülür. ' Warp ' yönü mavi ok ile belirtilir ve ' atkı ' yönü kırmızı ok ile belirtilir. Asıl fiber yönü en üst tabakanın yönü olarak tanımlanır (yani, kırmızı ok/atkı yönü boyunca). Temel fiber yönü (üst katman) görüntülenmekte olan katmanına başvurduğu için, malzeme üzerinde tornalama çarpmak için atkı ana fiber yönünü değiştirecek. Burada kullanılan malzeme dokuma değil gibi, hiçbir warp ve geleneksel Tekstil anlamda atkı olduğunu unutmayın. (c) şematik gösteren bir malzeme küçük bir sekme, ayrılık için hazırlık kesti. (d) en üst katmanı tek yönlü malzemeden ayırdıktan sonra ud laminat. Yeşil kesikli çizgi, prekürsör materyali yuvardan ayırmak için nereye kesileceği gösterir. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 2: SEM karşılaştırması. SEM karşılaştırması (a) ile yeni, keskin bir neşter bıçağının yan görünümü arasında, (b) bıçağın ince bir noktaya nasıl geldiğini gösteren yeni bir neşter bıçağının kenar üzerinde bir görünümü, (c) kullanılan bir neşter bıçağının yan görünümü kenar ve kenar boyunca çizikler, ve (d) bir kenar-bıçak artık ince bir kenar ve artık donuk olduğunu gösteren kullanılan bir neşter Blade görünümü. Oklar, bıçağın kenarını işaretler. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek şekil 3: kullanılan bir neşter Blade, ok bıçak uzunluğu boyunca çizilmelere işaret ile. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 4: kesme düzeni. Numuneler, kırmızı okunun hem ana fiber yönünü hem de atkı yönünü gösterdiği atkı yönü boyunca kesilir ve mavi ok warp yönünü gösterir. Şartlar atkı ve warp standart Tekstil yönleri başvurmak için kullanılır, onlar kesinlikle UD malzemesi olarak uygulanabilir olmasa da dokuma değildir. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 5: çeşitli hazırlık aşamalarında numunenin fotoğrafları. (a) bir şablonu kullanarak video ekstansometer noktalarını işaretleme. (b) numuneyi yükleme, özellikle numunenin ucunu kavrama hattına konumlandırmak. Numunenin merkezini, kapstan kulpların merkezine yaklaşık 1 mm içinde hizalayarak, numuneyi kapstan kulpları üzerinde merkezi hale götürün. (c) çevre odasındaki numuneler. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 6: yanlış hizalanan bir numunenin yüklenmesi sırasında karakteristik davranışların şematiği. Yatay bir çizgi üzerinde çizilir. (a) boşaltılmış numunenin şematiği. (B) içinde numune yüklenir. (c) gerçek yanlış hizalanan numune. Kırmızı oklar, uygulanan gerilimin yönünü gösterir. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 7: malzeme kesmesi üzerine tipik kesme hasarına odaklanan SEM görüntüleri. Kesikler (a) mat bir yardımcı bıçak ile yapılmıştır; (b) kesme liflerine paralel olarak büyük miktarlarda hasar gösteren elektriksel olarak güçlendirilmiş bir kumaş kesici; (c) malzeme içine iyi uzanan büyük kesikli bölge yanı sıra, bıçak kesimlerin nasıl keser gösteren bir seramik bıçak; (d) seramik bıçağın lifleri kendilerini nasıl kesmez gösteren hassas bir seramik kesici; (e) fiber çekilmesi ve dalgalı bir kesme kenarı gösteren bir döner bıçak; (f) bir yardımcı bıçak, nasıl bir yarar bıçak lifleri üzerinden keser ve tüylü bir kenar olabilir gösteren; (g) bir tıbbi neşter, nasıl neşter temiz lifleri üzerinden dilim olabilir gösteren; (h) kesme hasarının daha büyük ölçekli bir kesme, delaminasyon veya lif çekilmesi ile lokalize olduğunu gösteren tıbbi bir neşter. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 8: tipik kenar kusurlarının Stereomicroscope görüntüleri. Kesme (a) ile yapılmış bir elektriksel olarak güçlendirilmiş kumaş kesici, büyük ölçekli yıpranmış kenarları gösteren; (b) küçük ölçekli yıpranmış kenarları gösteren elektriksel olarak güçlendirilmiş bir kumaş kesici; (c) düzensiz kesme gösteren bir seramik bıçak; (d) sık yıpranmış lifleri gösteren bir seramik bıçak; (e) düzensiz kesme ve yıpranmış lifleri gösteren hassas bir seramik kesici; (f) daha temiz ama daha az düz bir kenar gösteren bir döner bıçak; (g) bir döner bıçak, oldukça yaygın bir kusur gösteren; (h) bir yardımcı bıçak, (i) tıbbi bir neşter. Bu dosyayı indirmek Için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Fiber yönü doğru belirlenmesi önemlidir. Protokolün 1.4 – 1.6 adımlarında açıklanan yöntemin avantajı, ayırma sürecini başlatmak için kaç lifin kullanıldığı konusunda tam bir kontrol olmasıdır. Ancak bu, liflerin tamamen paralel olmadığı ve birbirlerinden geçebilmek için son ayrı bölgenin genişliği üzerinde tam bir kontrol olduğu anlamına gelmez. Liflerin bir toplu ayırma sürecinde, sıklıkla, bu kesişme nedeniyle ayrılmış olan bu bitişik lifleri de ayrılır. Böylece, fiber yönü üzerinde gerçek bir okuma almak için, gevşek komşu lifler de hiçbir çıkıntılı lifleri ile temiz bir kenar olana kadar kaldırılmalıdır.
Numuneler arasındaki tutarlılık da önemlidir. Protokol 1,9 adımda, numunelerin kavrama hatları arasında ortak bir uzunluğa sahip olması için numuneleri kesmeden önce kavrama hatları çizilir, böylece numuneler arasında tutarlı bir ölçer uzunluğu sağlanmasına yardımcı olur. Numunenin kenarından kavrama hattına ideal mesafe, hem materyalin sürtünme katsayısı hem de tutucuların yanı sıra kulkların fiziksel boyutlarının bir fonksiyonudur. Bu mesafe en iyi deneysel olarak belirlenen bir tutardır, bir çekme testi sırasında hiçbir kayma olmadan yeterince kısa bir mesafe belirlemek için farklı mesafeler test. Protokolün adım 1.12.1, numunelerin ortalama olarak istenilen genişlikte olmasını sağlamak için kesme paspasını numune genişliği için bir referans kılavuzu olarak kullanmak önemlidir. Malzemenin kenarından ölçüm hataları tanıtabilir ve bu hataların ortalama numune genişliği istenen genişlik olduğu gibi garanti etmez. Bu noktadan daha fazla tartışma için temsilci sonuçlarına bakın.
Yordamdaki olası değişiklikler, numune genişliğini, etkili ölçer uzunluğunu, gerilme hızını, tutucuları, bıçağı değiştirme sıklığını, numunenin sonundan kavrama hattına uzaklığı, malzemenin nasıl sıklıkla yeniden yönlendirmesini içerir keserken fiber yönde ve test sırasında ön yükleme değeri. Numunenin genişliğini, etkili ölçer uzunluğunu, gerilme hızını ve tutucuları değiştirmenin etkileri temsilci sonuçlarında tartışılmaktadır. Ne sıklıkta malzeme yeniden yönlendirmek için malzeme ve kesme işlemi sırasında malzeme hareket değil de en iyi deneysel olarak belirlenir kesici yeteneği fiber yönü tutarlılığı bağlıdır. Bir bıçağın donuk hale geldiği kesme mesafesi, malzeme ve bıçak tipine bağlı olarak farklılık gösterecektir. Bu, numunenin kenarını ve bir mikroskop altında bıçak kenarını inceleyerek her farklı malzeme ve bıçak kombinasyonu için belirlenmelidir. Numunenin sonunda kavrama hattına kadar olan uzaklık, malzemenin ne kadar kaygan olduğu bir işlevdir. Düşük bir sürtünme katsayısı olan, UHMWPE gibi kaygan bir malzeme, kavrama hattına daha uzun bir mesafe gerektirecektir. Bu, numunenin test ederken artık tutucuların içine geçinceye kadar bu mesafeyi değiştirerek deneysel olarak belirlenir. Test sırasında ön yükleme değeri, henüz çok büyük değil, bolluk almak için yeterince büyük olmalıdır. Bu çalışmada, 2 N kullanılan düşük ucunda, sadece zar zor sökülmesi oldu.
Şu anda, bu tür ince (< 0.25 mm), esnek UD laminatları, mekanik özellikleri ölçmek için standart test yöntemleri vardır ve bu malzemelerin mekanik test için mevcut literatür olan UD laminatlar üzerinde duruldu sıcak-sağlam bir bileşik blok11 – 14, her zaman onların son kullanım koşulu temsilcisi değildir basılmış. Bu yazıda sunulan metodoloji esnek UD laminatlar çekme test etmek için gerek kalmadan değişkenlik ek kaynakları eklemek ve sıcak-test önce onları basarak malzeme özelliklerini değiştirmek için izin verir.
Bu yöntemin gelecekteki uygulamaları, hem Aramid hem de UHMWPE bazlı laminatlar üzerinde uzun süreli yaşlanma çalışmaları içindir. Bu yöntem aynı zamanda bir ASTM standardı olarak önerilecek UD yumuşak laminat malzemeleri test etmek için, bir mekanizma üretim sonra hem de bu malzemelerin başarısızlık stres izlemek için sağlayan, potansiyel olarak, vücut zırh uygulamalarında kullanım sırasında.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Bu yazıda kullanılan prosedürlerin tam açıklaması, belirli ticari ürünlerin ve tedarikçilerinin tanımlanması gerekir. Bu tür bilgilerin dahil edilmesi, bu tür ürünlerin veya tedarikçilerinin NıST tarafından desteklendiğini veya NıST tarafından önerildiğini ya da mutlaka en iyi malzeme, enstrüman, yazılım veya tedarikçilerinin amaçlarına uygun olduğunu belirten bir şekilde yorumlanmamalıdır. Açıklanan.
Acknowledgments
Yazarlar onun yararlı tartışmalar için Stuart Leigh Phoenix kabul etmek istiyorum, mekanik test kurulumu ile onun yardım için Mike Riley, ve Honeywell bazı malzemelerin bağış için. Amy Engelbrecht-Wiggans için fon Grant 70NANB17H337 altında verildi. Ajay kurt için finansman Grant 70NANB15H272 altında sağlandı. Amanda L. Forster için finansman, Savunma Bakanlığı 'ndan R17-643-0013 arası anlaşma yoluyla sağlandı.
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).
