L'obiettivo dello studio era quello di sviluppare protocolli per preparare campioni coerenti per test meccanici accurati di materiali aramidi ad alta resistenza aramide o di polietilene ultra-alto-molano-massa a base di laminato e per descrivere per eseguire l'invecchiamento artificiale su questi materiali.
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Articolo metodologico
Procedure di taglio, test delle tàbie e invecchiamento dei laminati compositi unidirezionali flessibili
In questo articolo
Sommario
Abstract
Molti modelli di armature incorporano laminati unidirezionali (UD). I laminati UD sono costruiti con sottili strati (<0,05 mm) di filati ad alte prestazioni, dove i filati in ogni strato sono orientati paralleli l'uno all'altro e tenuti in posizione utilizzando resine legante e pellicole polimeriche sottili. L'armatura viene costruita impilando gli strati unidirezionali in diversi orientamenti. Ad oggi, solo un lavoro molto preliminare è stato eseguito per caratterizzare l'invecchiamento delle resine leganti utilizzate nei laminati unidirezionali e gli effetti sulle loro prestazioni. Ad esempio, durante lo sviluppo del protocollo di condizionamento utilizzato nel National Institute of Justice Standard-0101.06, i laminati UD hanno mostrato segni visivi di delaminazione e riduzioni in V50, che è la velocità alla quale metà dei proiettili dovrebbero perforare l'armatura, dopo l'invecchiamento. Una migliore comprensione dei cambiamenti delle proprietà dei materiali nei laminati UD è necessaria per comprendere le prestazioni a lungo termine delle armature costruite da questi materiali. Non ci sono standard attuali raccomandati per interrogare meccanicamente materiali unidirezionali (UD) laminati. Questo studio esplora i metodi e le migliori pratiche per testare con precisione le proprietà meccaniche di questi materiali e propone una nuova metodologia di test per questi materiali. Vengono inoltre descritte le migliori pratiche per l'invecchiamento di questi materiali.
Introduzione
Il National Institute of Standards and Technology (NIST) aiuta le forze dell'ordine e le agenzie di giustizia penale a garantire che le attrezzature che acquistano e le tecnologie che utilizzano siano sicure, affidabili e altamente efficaci, attraverso un programma di ricerca affrontare la stabilità a lungo termine delle fibre ad alta resistenza utilizzate nell'armatura del corpo. Il lavoro precedente1,2si è concentrato sul guasto sul campo di un'armatura del corpo fatta dal materiale poli (p-fenylene-2,6-benzobisoxazole), o PBO, che ha portato a una revisione importante per il National Institute of Justice (N....
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Protocollo
1. Procedura di taglio per i campioni di direzione della curvatura tagliati perpendicolarmente all'asse del rotolo
- Identificare un bullone di materiale unidirezionale da testare.
NOTA: Non c'è ordito (usato per descrivere la direzione perpendicolare all'asse del rotolo) e trama (usata per descrivere la direzione parallela all'asse del rotolo) nel senso tessile tradizionale, in quanto il materiale utilizzato qui non è tessuto, ma questi termini sono presi in prestito fo r chiarezza. - Srotolare manualmente il bullone per esporre il materiale precursore (cioè, il materiale identificato non viene riavvolto dal bullone ma comunque collegato al bullone....
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Risultati
Molte iterazioni di taglio e test sono state eseguite per analizzare diverse variabili. Alcune variabili esaminate includono la tecnica di taglio e lo strumento di taglio, la velocità di prova, la dimensione del provino e le impugnature. Una scoperta critica è stata l'importanza di allineare i campioni con la direzione della fibra. Le procedure di analisi dei dati (analisi della coerenza, tecniche di Weibull, determinazione dell'elevamento, ecc.) sono discusse di seguito, nonché considera.......
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Discussione
Una corretta determinazione della direzione della fibra è fondamentale. Il vantaggio del metodo descritto nei passaggi 1.4–1.6 del protocollo è che esiste un controllo completo sul numero di fibre utilizzate per avviare il processo di separazione. Tuttavia, questo non significa che vi sia un controllo completo sulla larghezza della regione separata finale, in quanto le fibre non sono completamente parallele e possono attraversare l'una sull'altra. Nel processo di separazione di un lotto di fibre, spesso, anche le fibre c.......
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Dichiarazioni
La descrizione completa delle procedure utilizzate nel presente documento richiede l'identificazione di alcuni prodotti commerciali e dei loro fornitori. L'inclusione di tali informazioni non dovrebbe in alcun modo essere interpretata come se indicasse che tali prodotti o fornitori sono approvati dal NIST o sono raccomandati dal NIST o che sono necessariamente i migliori materiali, strumenti, software o fornitori per gli scopi Descritto.
Ringraziamenti
Gli autori vorrebbero riconoscere Stuart Leigh Phoenix per le sue utili discussioni, Mike Riley per la sua assistenza con il setup di prova meccanico e Honeywell per aver donato alcuni dei materiali. I finanziamenti per Amy Engelbrecht-Wiggans furono erogati in base alla sovvenzione 70 NANB17H337. I finanziamenti per Ajay Krishnamurthy furono erogati in base alla sovvenzione 70 NANB15H272. I finanziamenti per Amanda L. Forster sono stati forniti dal Dipartimento della Difesa attraverso l'accordo interagenzia R17-643-0013.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Impugnature per argani | Impugnatura universale azienda | 20kN Impugnature per | argano utilizzate nei test |
| Coltello in ceramica | Slice | 10558 | |
| Lama di precisione in ceramica | Slice | 00116 | |
| Morsetto | Irwin | a presa rapida mini bar morsetto | |
| per microscopio | |||
| Rotatrim | A0 tappetino da taglio metrico autorigenerante | ||
| Denton Desktop sputter coater | sputter coater | ||
| FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM | FEI Helios | Microscopio elettronico a scansione | |
| Taglierina rotante motorizzata | Taglierina rotante Chickadee | ||
| Fiskars | 49255A84 | ||
| Stereomicroscopio | Nazionale | DC4-456H | |
| Bordo dritto | McMaster Carr | 1935A74 | |
| Lama per bisturi chirurgico | Sklar Instruments | ||
| Manico per bisturi chirurgico | Swann Morton | ||
| Macchina di prova universale | Instron | 4482 | Macchina di prova universale |
| Coltello multiuso | Stanley | 99E |
Riferimenti
- 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 Arm....
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Ristampe e permessi
