Procedure di taglio, test delle tàbie e invecchiamento dei laminati compositi unidirezionali flessibili

Questo protocollo può aiutare a rispondere alle domande chiave nel campo dello sviluppo dell'armatura del corpo definendo una procedura ripetibile per testare le proprietà meccaniche dei tessuti compositi unidirezionali flessibili. Un taglio dritto e pulito ben orientato con la direzione della fibra è fondamentale per la misurazione accurata dello stress da guasto prevenendo ulteriori fonti di errore. Questa tecnica colma una lacuna nei test attuali consentendo l'interrogazione delle proprietà di un materiale senza pressatura a caldo, che è più rappresentativa del suo uso nell'armatura morbida del corpo.

Srotolare un bullone di materiale unidirezionale da testare su una superficie di lavoro. La porzione non arrotondata è il materiale precursore. Verificare visivamente che la direzione principale della fibra sia parallela alla larghezza del bullone.

Quindi, prendi un bisturi per isolare il materiale precursore. Create una scheda facendo un taglio parallelo alla direzione della fibra. Quindi fare un altro taglio parallelo a circa tre millimetri di distanza.

Afferrare manualmente la linguetta e strapparla via per esporre le fibre sullo strato sottostante. Tirare fino a quando i due strati sono stati separati su tutta la lunghezza del materiale precursore. Rimuovere eventuali fibre sciolte dal bordo della linguetta che confinano con le fibre trasversali esposte.

Questi possono essere fino a uno o due millimetri di distanza dal percorso della linguetta. Continuare separando il pezzo di materiale precursore dal bullone. Capovolgiamo il materiale in modo che la nuova direzione principale della fibra sia la direzione di curvatura.

A questo punto, contrassegnare le linee di presa sul materiale allineato nella direzione della trama. Queste linee sono una distanza impostata da e parallela ai bordi tagliati del materiale. Ancora una volta, tagliare una linguetta nel materiale, quindi tirare la linguetta per determinare la direzione principale della fibra per il campione da tagliare dal materiale.

La direzione della fibra dovrebbe essere perpendicolare alle linee di presa. Portare il materiale su un tappetino da taglio a griglia autoguarigione appropriato. Allineare attentamente la direzione della fibra con le linee della griglia sul tappetino.

Assicurarsi che la direzione della fibra nel materiale sia allineata alle linee della griglia. Evitare di danneggiare il materiale e fissarlo al tappetino da taglio toccandone gli angoli. Utilizzare una lama medica e un bordo dritto per tagliare i campioni dal materiale.

Posizionare il bordo dritto alla larghezza del campione desiderata e allinearlo alla griglia sul tappetino da taglio. Bloccare le estremità del bordo dritto in posizione e verificare che sia ancora posizionato correttamente. Tagliare il campione lungo il bordo dritto con una velocità e una pressione costanti.

Sganciare il bordo dritto, facendo attenzione a non spostare il materiale. Quindi, rimuovere il campione. Questi sono tutti i campioni ottenuti dopo aver ripetuto le fasi di taglio per massimizzare la produzione del campione.

Prepararsi a contrassegnare i punti da tenere traccia di un campione da utilizzare con un estensometro video. Per coerenza, utilizzare un modello posizionato sopra il campione. Contrassegnare i punti di gauge con un marcatore permanente.

Assicurarsi che i segni siano visibili sul campione per consentire la misurazione della deformazione. Quindi, portare il campione alla macchina di prova universale. Lì, inserire l'estremità del campione attraverso lo spazio nel capstan e portarlo intorno alla linea di presa, formando un anello.

Centrare l'esemplare sulle impugnature del capstan. Pur mantenendo centrato il campione, ruotare il capstan nella posizione desiderata. Utilizzare un dispositivo di tensionamento per tenere il campione in posizione prima di bloccare il capstan in posizione.

Completare il montaggio del campione ripetendo gli stessi passaggi con l'altra estremità. Al termine, applicare un piccolo precarico di due newton e registrare la lunghezza effettiva del misuratore. Ora impostare lo strumento per eseguire un test di trazione a una costante di 10 millimetri al minuto e iniziare il test.

Per il test, la macchina di prova applica una velocità di estensione costante al campione mentre il carico e lo spostamento sono registrati. Il test continua fino a quando non si verifica un'interruzione nel campione. Questo grafico è una tipica curva di carico rispetto allo spostamento per questi esperimenti.

Durante il monitoraggio del display, una riduzione del 90% del carico osservato indica una rottura nel campione. Registrare la sollecitazione massima e la tensione di guasto corrispondente. Dopo aver fatto un piano per lo studio, tagliare il materiale necessario per ogni condizione da testare.

Le strisce dovrebbero essere abbastanza larghe da produrre i campioni richiesti e avere altri 10 millimetri o più. Posizionare le strisce per l'esposizione ambientale in un vassoio. Alla camera ambientale, impostare il suo programma per le condizioni di temperatura ambiente asciutta e consentirgli di stabilizzarsi.

Una volta stabilizzata la camera, posizionare il vassoio del campione all'interno lontano dalle pareti o da eventuali punti di condensa. Successivamente programmare la camera per raggiungere la temperatura target per lo studio ambientale. Quando la temperatura è stabile, programmare la camera per raggiungere l'umidità target.

Quando è il momento di estrarre materiale invecchiato, programmare la camera per ridurre l'umidità relativa a circa quella del laboratorio. Dopo che l'umidità si è stabilizzata, programmare la temperatura per scendere a temperatura ambiente, o circa 25 gradi Celsius. Per recuperare il materiale, preparatevi con un contenitore etichettato in modo appropriato.

Con l'umidità e la temperatura stabili, aprire la camera, rimuovere il materiale richiesto e posizionarlo nel contenitore etichettato. Restituire tutto il materiale rimanente alla camera ambientale e ristabilire le condizioni scelte. Quindi, prendi il materiale invecchiato per creare campioni invecchiati.

Questo materiale invecchiato è allineato su una superficie di taglio autoguarigione. Le sue linee di presa sono state contrassegnate come prima. Impostare il bordo dritto per rimuovere cinque millimetri da un lato del campione.

Tagliare questa quantità per rimuovere eventuali danni dalla manipolazione durante il processo di invecchiamento. Continuare a creare i campioni nello stesso modo del materiale non forato. Al termine, i campioni sono pronti per l'uso in esperimenti di prova di trazione.

Per le prove di carico eseguite con un capstan fisso, i grafici di carico contro estensione di diversi campioni mostrano che i campioni sono scivolati. Ciò riflette la difficoltà di fissare il materiale. Al contrario, con un capstan rotante le curve sono lisce e coerenti.

Il materiale è un laminato unidirezionale in polietilene ad altissima massa molecolare. Questa distribuzione della sollecitazione di errore viene tracciata utilizzando il ridimensionamento weibull. I dati sono per i provini di laminato unidirezionale PPTA che una lunghezza di gauge di 300 millimetri e una larghezza di 30 millimetri tagliano lungo la direzione dell'ordito con un carico di 10 millimetri al minuto.

C'è un outlier a bassa resistenza che dovrebbe essere studiato. Per confronto, vengono tracciati gli stessi dati tranne che con l'outlier escluso. Si noti la modifica dell'asse orizzontale.

Seguendo questa procedura, la spettroscopia molecolare potrebbe essere utilizzata per rispondere a domande sui cambiamenti chimici nel materiale dovuti all'esposizione al calore e all'umidità. Si prega di ricordare che il bisturi medico è estremamente affilato e devono essere prese le cure appropriate per evitare lesioni.