Procedimentos de corte, testes de tração e envelhecimento de laminados unidirecionais flexíveis compósitos

Este protocolo pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo do desenvolvimento de armaduras corporais, definindo um procedimento repetível para testar as propriedades mecânicas de tecidos compostos unidirecionais flexíveis. Um corte reto e limpo bem orientado com a direção da fibra é fundamental para a medição precisa do estresse de falha, evitando fontes adicionais de erro. Esta técnica preenche uma lacuna nos testes atuais, permitindo o interrogatório das propriedades de um material sem pressão quente, que é mais representativa de seu uso em armaduras macias.

Desenrole um parafuso de material unidirecional a ser testado em uma superfície de trabalho. A porção desenrolada é o material precursor. Verifique visualmente se a direção da fibra principal é paralela à largura do parafuso.

Em seguida, pegue um bisturi para isolar o material precursor. Crie uma guia fazendo um corte paralelo à direção da fibra. Em seguida, faça outro corte paralelo a cerca de três milímetros de distância.

Segure manualmente a guia e rasgue-a para expor as fibras na camada abaixo. Puxe até que as duas camadas tenham sido separadas em toda a extensão do material precursor. Remova as fibras soltas da borda da aba que vizinham as fibras cruzadas expostas.

Estes podem estar a até um a dois milímetros de distância do caminho da guia. Continue separando o pedaço do material precursor do parafuso. Vire o material para que a nova direção de fibra de princípio seja a direção de dobra.

Agora, marque as linhas de aderência no material alinhado na direção da trama. Estas linhas são uma distância definida e paralela às bordas cortadas do material. Mais uma vez, corte uma guia no material e puxe a guia para determinar a direção da fibra principal para que a amostra seja cortada do material.

A direção da fibra deve ser perpendicular às linhas de aderência. Leve o material para um tapete de corte auto-curado apropriado. Alinhe cuidadosamente a direção da fibra com as linhas de grade do tapete.

Certifique-se de que a direção da fibra no material esteja alinhada com as linhas de grade. Evite danificar o material e fixá-lo no tapete de corte, gravando seus cantos. Use uma lâmina médica e uma borda reta para cortar amostras do material.

Coloque a borda reta na largura da amostra desejada e alinhe-a com a grade do tapete de corte. Aperte as extremidades da borda reta no lugar e verifique se ela ainda está corretamente posicionada. Corte o espécime ao longo da borda reta com uma velocidade e pressão constantes.

Despreso a borda reta, tomando cuidado para não mover o material. Então, remova o espécime. Estes são todos os espécimes obtidos após a repetição das etapas de corte para maximizar a produção de espécimes.

Prepare-se para marcar pontos para rastrear um espécime para uso com um extensor de vídeo. Para consistência, use um modelo colocado sobre o espécime. Marque os pontos do medidor com um marcador permanente.

Certifique-se de que as marcas estão visíveis na amostra para permitir a medição da tensão. Em seguida, leve a amostra para a máquina de testes universal. Lá, insira a extremidade do espécime através da abertura do capstan e traga-a para a linha de aderência, formando um laço.

Centralizar o espécime nas garras do capstan. Mantendo o espécime centrado, gire o capstan para a posição desejada. Use um dispositivo de tensão para manter a amostra no lugar antes de travar o capstan no lugar.

Complete a montagem do espécime repetindo os mesmos passos com a outra extremidade. Quando terminar, aplique uma pequena pré-carga de dois newtons e regise o comprimento real do medidor. Agora configure o instrumento para realizar um teste de tração a uma constante de 10 milímetros por minuto e comece o teste.

Para o teste, a máquina de teste aplica uma taxa constante de extensão à amostra enquanto a carga e o deslocamento são registrados. O teste continua até que ocorra uma ruptura na amostra. Este enredo é uma curva típica de carga versus deslocamento para esses experimentos.

Ao monitorar o visor, uma redução de 90% na carga observada indica uma ruptura no espécime. Registo máximo de estresse e tensão de falha correspondente. Após fazer um plano para o estudo, corte o material necessário para que cada condição seja testada.

As tiras devem ser largas o suficiente para produzir os espécimes necessários e ter um adicional de 10 milímetros ou mais. Coloque as tiras para a exposição ambiental em uma bandeja. Na câmara ambiental, estabeleça seu programa para condições de temperatura ambiente seca e permita que ele se estabilize.

Uma vez estabilizada a câmara, coloque a bandeja de amostra dentro das paredes ou quaisquer pontos de condensação. Em seguida, programe a câmara para atingir a temperatura-alvo para o estudo ambiental. Quando a temperatura estiver estável, programe a câmara para atingir a umidade alvo.

Na hora de extrair material envelhecido, programe a câmara para diminuir a umidade relativa do ar para aproximadamente a do laboratório. Depois que a umidade se estabilizar, programe a temperatura para baixar para a temperatura ambiente, ou cerca de 25 graus celsius. Para recuperar o material, esteja preparado com um recipiente devidamente rotulado.

Com a umidade e a temperatura estáveis, abra a câmara, retire o material necessário e coloque-o no recipiente rotulado. Devolva qualquer material restante à câmara ambiental e restabeleça as condições escolhidas. Em seguida, pegue o material envelhecido para criar espécimes idosos.

Este material envelhecido está alinhado em uma superfície de corte de auto-cura. Suas linhas de aderência foram marcadas como antes. Configure a borda reta para remover cinco milímetros de um lado do espécime.

Corte esta quantidade para remover qualquer dano do manuseio durante o processo de envelhecimento. Continue a criar os espécimes da mesma forma que o material nãoageado. Quando feito, as amostras estão prontas para uso em experimentos de teste de tração.

Para testes de carga realizados com um capstan fixo, as parcelas de carga versus extensão de várias amostras mostram que as amostras escorregaram. Isso reflete a dificuldade de proteger o material. Em contraste, com um capstan rotativo as curvas são suaves e consistentes.

O material é um laminado unidirecional de massa molecular ultra-alta. Esta distribuição de estresse de falha é plotada usando o dimensionamento de Weibull. Os dados são para espécimes laminados unidirecionais PPTA que um comprimento de bitola de 300 milímetros e largura de 30 milímetros cortado ao longo da direção de dobra com uma carga de 10 milímetros por minuto.

Há um outlier de baixa força que deve ser investigado. Para comparação, os mesmos dados são plotados, exceto com os excluídos outlier. Note a mudança no eixo horizontal.

Após este procedimento, a espectroscopia molecular poderia ser empregada para responder a perguntas sobre as alterações químicas no material devido à exposição ao calor e à umidade. Lembre-se que o bisturi médico é extremamente afiado e deve-se tomar cuidado para evitar ferimentos.