Invecchiamento termico artificiale del poliestere rinforzato e del tessuto tecnico rivestito di poligono in polivinile

Questo protocollo facilita le prestazioni delle prove semplificate di invecchiamento accelerato sui tessuti e la valutazione delle proprietà meccaniche sui materiali testati. Questa procedura consente di determinare le future proprietà del materiale in un periodo di tempo relativamente breve, essenziale per i progettisti strutturali specializzati in strutture del tetto in tessuto tessile. Per valutare le relazioni costitutive viscoplastiche, è necessaria una macchina di prova con una fune software per eseguire prove di velocità di deformazione costanti controllate da un estensometro.

Prima di iniziare l'esperimento, verificare che sia disponibile una macchina di prova, dotata di un estensometro e del software appropriato e che sia accessibile una camera termica. Srotolare la balla af9032 in tessuto tecnico e disegnare almeno 42, 300 x 50 millimetri sulla superficie del tessuto parallela alla direzione dell'ordito e almeno 42 parallele alla direzione di riempimento. Utilizzare un marcatore permanente per indicare la direzione di curvatura su ogni campione prima di tagliare i campioni.

Utilizzare una pinza scorrevole per misurare lo spessore del campione e contare il numero di fili sul bordo corto del campione. Quindi, impostare la camera termica a una temperatura costante di 80 gradi Celsius. Quando la temperatura raggiunge quasi gli 80 gradi Celsius, aprire la porta della camera e posizionare almeno sette set di campioni nella camera, chiudendo la porta il prima possibile per evitare un calo di temperatura.

Dopo un'ora, utilizzare guanti termici per rimuovere il set di riferimento dei campioni, rimuovendo i set sperimentali successivi una volta alla settimana ogni due settimane per le successive 12 settimane. Dopo la loro rimozione dalla camera, lasciare gli esemplari a temperatura ambiente per una settimana. Prima della prova, utilizzare un marcatore permanente per fare due punti neri distanti 50 millimetri nel mezzo di ogni campione e installare due inserti piatti da 60 millimetri in ogni presa della macchina di prova.

Quando tutti e quattro gli inserti sono in posizione, aprire il software nella macchina e selezionare il programma dedicato ai test di trazione. Quindi selezionare la posizione iniziale con una presa di 200 millimetri per afferrare la separazione nel software e fare clic sul pulsante Posizione iniziale per eseguire la separazione grip to grip da 200 millimetri. Per impostare l'estensometro video, spostare la fotocamera lungo la barra di supporto fino a quando l'obiettivo non si trova al centro di un campione.

Verificare se l'obiettivo della fotocamera fornirà una visione chiara dei marcatori del campione durante l'intero esperimento. Posizionare il dispositivo di calibrazione davanti alla fotocamera e selezionare la luminosità e la messa a fuoco adeguate per l'obiettivo. Bloccare il dispositivo con le impugnature e selezionare il tipo corretto di marcatori nella finestra Obiettivi nel software dell'estensometro video.

Utilizzate l'opzione Scala (Scale) per selezionare la procedura di calibrazione e la distanza di calibrazione nella finestra Scala (Scale). Quindi modificate il tipo di marcatore in Serie (Pattern) nella finestra Destinazioni (Targets) per consentire all'estensometro di seguire i segni sul campione. Quando tutti i materiali e le attrezzature sono pronti, impostare i parametri di prova nel software della macchina di prova e posizionare il campione nelle impugnature in direzioni verticali e orizzontali lungo l'asse verticale principale della macchina.

Utilizzare una chiave tabulare per chiudere le impugnature ed eseguire le prove alla velocità di deformazione costante selezionata fino a quando ogni campione non si rompe. Quindi ripetere il test ogni due settimane con ogni set successivo di campioni. Dopo 80 gradi Celsius esperimenti, ripetere la procedura settimanalmente a 90 gradi Celsius.

Una volta che tutti i provini sono stati testati, utilizzare il software di grafiatura e l'area di sezione trasversale dei campioni per ricalcolare la forza registrata e gli incrementi di allungamento in base alla forza elementare delle equazioni dei materiali alle relazioni di sollecitazione della deformazione. Quindi, tracciare un grafico dei dati ottenuti per i campioni di ordito e riempimento. Per impostare un modello lineare a tratti per la modellazione elastica non lineare, per ogni curva del campione trovare gli intervalli di deformazione che rilevano la relazione lineare o vicina alla sollecitazione lineare.

Utilizzare l'opzione Adatta regressione nel software di grafica e il metodo meno quadrato per identificare la linea di adattamento migliore nell'area scelta. Denotare la tangente come valore di rigidità longitudinale per il quale l'indice I corrisponde alla direzione corrente del materiale e l'indice J è un numero consecutivo della linea identificata. Una volta delineati tutti i parametri, identificare i punti di intersezione tra le linee.

Per eseguire un'estrapolazione di Arrhenius, assegnare la temperatura di riferimento in base al valore medio in base ai risultati della stazione meteorologica locale e assegnare la temperatura della camera termica come quella utilizzata nella prova di invecchiamento. Quindi, calcolare la costante della velocità di reazione dall'equazione per estrapolare il tempo di invecchiamento espresso in settimane o anni. In questa immagine vengono mostrate le curve di deformazione della sollecitazione per le direzioni di deformazione e riempimento del tessuto AF9032 ottenute in tempi di invecchiamento diversi nel livello di temperatura di 80 gradi Celsius per una velocità di deformazione di 0,0011 al secondo.

Come osservato, la differenza tra il test del periodo di invecchiamento di un'ora di riferimento e il resto dei periodi di invecchiamento è in genere chiara. Il tempo di invecchiamento non sembra influenzare sostanzialmente la risposta materiale nella direzione di curvatura. Al contrario, la resistenza alla trazione finale nei campioni di direzione di riempimento è molto più bassa nei campioni invecchiati artificialmente che nei campioni non invecchiati.

Inoltre, per la direzione di riempimento, le curve di deformazione di sollecitazione raggiunte hanno traiettorie divergenti quando i ceppi superano 0,06. La prima parte lineare della curva sperimentale di sollecitazione di una semplice prova di trazione corrisponde alla rigidità del rivestimento tecnico del tessuto in PVC. I risultati ottenuti a 90 gradi possono essere estrapolati ad anni reali utilizzando la relazione semplificata di Arrhenius.

È inoltre possibile calcolare il parametro di indurimento nella direzione di curvatura e il parametro di viscosità nella direzione di riempimento. Va sottolineato che per le relazioni costitutive bodner-partom sono necessari esperimenti con velocità di deformazione costanti. La macchina è destinata a eseguire questo tipo di operazione.

L'estensometro video può essere sostituito da un estensometro meccanico e vari modelli costitutivi possono essere incorporati per riflettere le prestazioni del tessuto tessile. Questa tecnica può essere utilizzata per la previsione a vita di diversi materiali compositi. Il funzionamento di una camera termica ad alta temperatura richiede l'uso di guanti termici e la complessa macchina di prova deve essere sempre azionata con cura.