Vieillissement thermique artificiel du polyester renforcé et du tissu technique enduit de chlorure de polyvinyle

Ce protocole facilite la performance de tests simplifiés de vieillissement accéléré sur les tissus textiles et l’évaluation des propriétés mécaniques sur les matériaux testés. Cette procédure permet de déterminer les propriétés matérielles futures dans un laps de temps relativement court, ce qui est essentiel pour les concepteurs de structures spécialisées dans les structures de toit en tissu textile. Pour évaluer les relations constitutives viscoplastiques, une machine d’essai avec une corde logicielle est nécessaire pour effectuer des tests de taux de contrainte constants contrôlés par un extensomètre.

Avant de commencer l’expérience, confirmez qu’une machine d’essai, équipée d’un extensometer et du logiciel approprié est disponible et qu’une chambre thermique est accessible. Déroulez la balle AF9032 tissu technique et dessinez au moins 42 300 par 50 millimètres de formes sur la surface du tissu parallèle à la direction de distorsion et au moins 42 parallèles à la direction de remplissage. Utilisez un marqueur permanent pour indiquer la direction de distorsion sur chaque spécimen avant de découper les spécimens.

Utilisez un étrier de diapositives pour mesurer l’épaisseur du spécimen et compter le nombre de fils au bord court du spécimen. Ensuite, réglez la chambre thermique à une température constante de 80 degrés Celsius. Lorsque la température atteint presque 80 degrés Celsius, ouvrez la porte de la chambre et placez au moins sept ensembles de spécimens dans la chambre, fermant la porte dès que possible pour éviter une baisse de température.

Après une heure, utilisez des gants thermiques pour enlever l’ensemble de référence des spécimens, en enlevant les ensembles expérimentaux successifs une fois par semaine toutes les deux semaines pendant les 12 prochaines semaines. Après leur retrait de la chambre, laissez les spécimens à température ambiante pendant une semaine. Avant le test, utilisez un marqueur permanent pour faire deux points noirs à 50 millimètres l’un de l’autre au milieu de chaque spécimen et installer deux inserts plats de 60 millimètres dans chaque poignée de la machine d’essai.

Lorsque les quatre inserts sont en place, ouvrez le logiciel dans la machine et sélectionnez le programme dédié aux tests tensiles. Sélectionnez ensuite la position de départ avec une poignée de 200 millimètres pour saisir la séparation dans le logiciel et cliquez sur le bouton Position de départ pour exécuter la poignée de 200 millimètres pour saisir la séparation. Pour configurer l’extensomètre vidéo, déplacez la caméra le long de la barre de soutien jusqu’à ce que l’objectif soit situé au milieu d’un spécimen.

Vérifiez si l’objectif de la caméra fournira une vue claire des marqueurs de l’échantillon pendant toute l’expérience. Placez le dispositif d’étalonnage devant la caméra et sélectionnez la luminosité et la concentration appropriées pour l’objectif. Serrez l’appareil avec les poignées et sélectionnez le type approprié de marqueurs dans la fenêtre Cibles dans le logiciel d’extensometer vidéo.

Utilisez l’option Échelle pour sélectionner la procédure d’étalonnage et sélectionnez la distance d’étalonnage dans la fenêtre Échelle. Ensuite, modifiez le type de marqueur en pattern dans la fenêtre Cibles pour permettre à l’extensometer de suivre les marques sur l’échantillon. Lorsque tous les matériaux et l’équipement sont prêts, définissez les paramètres d’essai dans le logiciel de la machine d’essai et placez le spécimen dans les poignées dans les directions verticales et horizontales le long de l’axe vertical principal de la machine.

Utilisez une clé tabulaire pour fermer les poignées et effectuer les tests à la vitesse de contrainte constante sélectionnée jusqu’à ce que chaque spécimen se brise. Répétez ensuite le test toutes les deux semaines avec chaque ensemble d’échantillons ultérieurs. Après des expériences de 80 degrés Celsius, répétez la procédure chaque semaine à 90 degrés Celsius.

Lorsque tous les spécimens ont été testés, utilisez un logiciel graphique et la zone transversale des échantillons pour recalculer la force enregistrée et les incréments d’allongement en fonction de la force élémentaire des équations des matériaux aux relations de contrainte de stress. Ensuite, tracez un graphique des données obtenues pour la distorsion et remplissez les échantillons. Pour configurer un modèle linéaire à la pièce pour la modélisation élastique non linéaire, pour chaque courbe d’échantillon, trouvez les plages de contrainte détectant la relation linéaire ou proche de la contrainte de contrainte linéaire.

Utilisez l’option Fit Regression dans le logiciel graphique et la méthode la moins carrée pour identifier la meilleure ligne d’ajustement dans la région choisie. Désignez la tangente comme la valeur de rigidité longitudinale pour laquelle l’indice I correspond à la direction actuelle du matériau et l’indice J est un nombre consécutif de la ligne identifiée. Lorsque tous les paramètres ont été définis, identifiez les points d’intersection entre les lignes.

Pour effectuer une extrapolation d’Arrhenius, assignez la température de référence en fonction de la valeur moyenne basée sur les résultats de la station météorologique locale et attribuez la température de la chambre thermique comme celle qui a été utilisée dans l’essai de vieillissement. Ensuite, calculer le taux de réaction constant de l’équation pour extrapoler le temps de vieillissement exprimé en semaines à des années. Dans cette image, les courbes de contrainte pour les directions de distorsion et de remplissage du tissu AF9032 obtenues à différents moments de vieillissement au niveau de température de 80 degrés Celsius pour un taux de contrainte de 0,0011 par seconde sont indiquées.

Comme on l’a observé, la différence entre le test de référence d’une heure de vieillissement et le reste des périodes de vieillissement est généralement claire. Le temps de vieillissement ne semble pas affecter sensiblement la réponse matérielle dans la direction de distorsion. En revanche, la force tensile ultime dans les échantillons de direction de remplissage est beaucoup plus faible dans les échantillons vieillis artificiellement que dans les spécimens non vieillis.

En outre, pour la direction de remplissage, les courbes de contrainte obtenues ont des trajectoires divergentes lorsque les souches dépassent 0,06. La première partie linéaire de la courbe expérimentale de contrainte d’un simple test tensile correspond à la rigidité du revêtement technique en PVC. Les résultats obtenus à 90 degrés peuvent être extrapolés aux années réelles en utilisant la relation simplifiée Arrhenius.

Le paramètre de durcissement dans la direction de la distorsion et le paramètre de viscosité dans la direction de remplissage peuvent également être calculés. Il convient de souligner que pour les relations constitutives Bodner-Partom, les expériences avec des taux de contrainte constants sont nécessaires. La machine est tenue d’effectuer ce type de fonctionnement.

L’extensomètre vidéo peut être remplacé par un extensomètre mécanique et divers modèles constitutifs peuvent être incorporés pour refléter les performances du tissu textile. Cette technique peut être utilisée pour la prédiction à vie de différents matériaux composites. Le fonctionnement d’une chambre thermique à haute température nécessite l’utilisation de gants thermiques et la machine d’essai complexe doit toujours être actionnée avec soin.