Une plate-forme d'essais pour une durabilité études de polymères renforcés de fibres et polymères Composites sous stimuli Concurrent Hygrothermo-mécanique

L’objectif global de cette procédure est d’améliorer la conception et la sécurité des polymères et des composites polymères dans des conditions de charge complexes. Grâce à l’étude de leur durabilité sous des charges hydrothermales et mécaniques concomitantes, à l’aide d’une plate-forme d’essai flexible et conviviale à faible coût. Tout d’abord, les échantillons composites polymères sont positionnés dans un réservoir d’essai.

Ensuite, une charge de flexion constante en trois points est appliquée et l’éprouvette est immergée simultanément dans un fluide avec une charge de fluage. Les lectures de résistance mesurées sont converties en changements de déplacement. Pour l’analyse, les poids des éprouvettes sont mesurés après les essais simultanés.

Enfin, les éprouvettes sont testées pour leur résistance résiduelle. Ainsi, les objectifs mécaniques et de conception des matériaux sont mieux compris en fonction de leur réponse à la charge simultanée. Le principal avantage de cette plate-forme par rapport aux méthodes existantes est qu’elle est peu coûteuse, conviviale, portable et facilement adaptable à d’autres besoins de test.

Les applications de ce travail visent des structures d’ingénierie plus sûres en polymères et en composites polymères, telles que les avions, les navires, les ponts et les éoliennes. Nous aurons une meilleure compréhension et donc de meilleurs modèles numériques et conceptions de ces structures dans des conditions de service complexes. Nous utilisons actuellement cette méthode afin de donner un aperçu de la durabilité des polymères et des composites polymères, immergés dans l’eau et sous charge mécanique.

Cependant, il peut également être appliqué à d’autres situations telles que la durabilité d’autres matériaux qui sont régulièrement soumis à des produits chimiques agressifs pendant le service. En règle générale, les personnes qui découvrent cette plateforme doivent faire attention à positionner et à charger soigneusement les échantillons. La chambre de l’appareil d’essai est construite en polyéthylène haute densité, qui tolère solidement une large gamme de températures et de fluides.

La mousse de polystyrène entourant la cuve d’essai empêche l’échange de chaleur avec l’environnement. Le couvercle de la chambre est en polycarbonate de 9,5 millimètres d’épaisseur, ce qui permet de visualiser les échantillons chargés. Il est sécurisé par des barres en T en aluminium, qui sont à leur tour fixées au réservoir pour accueillir une charge lourde.

Un cadre en acier de renforcement et des crochets supplémentaires sur le couvercle sont appliqués. Les poids plus lourds sont le plus souvent utilisés pour les tests de résistance résiduelle. Cette chambre peut appliquer jusqu’à 50 kilogrammes à chaque échantillon pour s’assurer que le point de défaillance est trouvé.

Trois blocs d’aluminium sont suspendus au couvercle conçus selon les normes A STM. Ces blocs permettent d’analyser jusqu’à quatre éprouvettes simultanément et sont réglables à l’aide de fentes dans le couvercle de la chambre. Les éprouvettes sont positionnées sous deux des blocs et une force vers le haut au centre d’un bloc induit des forces de flexion sur l’éprouvette.

L’appareil est doté de roulettes mobiles à sa base et est solidement maintenu par un cadre en acier avec des poutres transversales et un treillis pour le support. Des entretoises inclinées empêchent l’isolant d’être écrasé par le poids aérien et des jauges de déplacement sur la poulie du cadre et les systèmes de potentiomètre à corde mesurent les déflexions à mi-portée. Ces potentiomètres sont constitués de ressorts de torsion.

La poulie relie le câble en acier d’une connexion par l’échantillon à une tige de suspension pour une application de poids réglable. La charge totale appliquée à l’éprouvette provient de cette série de câbles, de liaisons de poulie et de boulons. Celles-ci sont expliquées dans les sections suivantes, qui traitent de l’utilisation de l’appareil pour charger un échantillon dans l’appareil d’essai.

Tout d’abord, ouvrez le couvercle du réservoir et placez le couvercle sur les supports latéraux. Chargez ensuite l’éprouvette dans le boulon en U. La barre transversale doit être au centre de l’échantillon.

Posez maintenant les extrémités de l’échantillon sur le support en aluminium. Il devrait y avoir environ cinq à 10 millimètres de surplomb. Continuez à charger jusqu’à quatre échantillons de la même manière.

Retirez ensuite les supports du couvercle et abaissez le couvercle. Assurez-vous que le couvercle est correctement en place sur le réservoir. Maintenant, appliquez la force souhaitée aux éprouvettes en ajoutant des poids à la tige d’acier suspendue à la poulie extérieure.

Tout d’abord, assurez-vous que la ligne du potentiomètre est bien serrée. Mesurez ensuite la résistance à travers les broches extérieures du potentiomètre. L’entame noire va à la première épingle et l’avance rouge va à la troisième épingle.

Maintenant, convertissez la lecture de résistance en déplacement en calculant le facteur d’étalonnage. Dans ce cas, un kilo ohm correspond à 64,895 millimètres de cylindrée. Pour l’acquisition continue de données, il est possible de connecter les potentiomètres à cordes au multimètre numérique.

Après avoir calculé le déplacement, préparez-vous à peser les échantillons, à retirer les poids et le couvercle du réservoir. Les échantillons peuvent ensuite être transférés dans la chambre de stockage. Tout d’abord, préparez une chambre de rétention provisoire pour tous les échantillons à température ambiante, en testant le fluide de la norme d’essai appropriée.

Maintenant, pour peser d’abord un échantillon, séchez-le avec un chiffon en microfibre. Ensuite, placez-le sur une balance de haute précision et enregistrez la lecture des données. Si les éprouvettes doivent être testées pour la résistance résiduelle, procédez à ces tests.

Des essais de mécanique thermique à haute croissance ont été effectués à température ambiante sur deux groupes de quatre échantillons de mousse de polyuréthane à cellules fermées. Un groupe a été testé à sec à 50 % d’humidité relative. Le deuxième groupe a été testé humide dans de l’eau désionisée.

La déviation à mi-portée a été suivie pendant les six premières heures, puis le lendemain. Le déplacement des spécimens humides était nettement plus important que celui des spécimens secs. La résistance résiduelle des éprouvettes a été testée par charge jusqu’à la rupture.

Les spécimens humides ont échoué à environ trois kilogrammes, et les spécimens secs ont échoué à environ 3,6 kilogrammes. Si la configuration est effectuée correctement, les éprouvettes peuvent être positionnées et chargées sur cette plate-forme en 15 minutes. Lors du suivi de cette procédure, il est important de ne pas oublier de positionner et de charger correctement les échantillons, surtout s’ils nécessitent un poids important pour l’étude de durabilité Suite à cette procédure.

D’autres études, telles que la durabilité des composites et des produits chimiques de service agressifs, peuvent être réalisées afin de répondre à des questions supplémentaires sur la durabilité de ces matériaux. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de tester les polymères et les composites polymères à l’aide de ces configurations d’essai conviviales et peu coûteuses. Si vous travaillez avec des produits chimiques agressifs, n’oubliez pas de respecter les précautions indiquées dans les fiches de sécurité des matériaux et la santé et la sécurité environnementales.