Abstract
सेवा शर्त के तहत पॉलिमर और फाइबर प्रबलित बहुलक कंपोजिट के स्थायित्व उनके मजबूत डिजाइन और हालत आधारित रखरखाव के लिए संबोधित किया जाना एक महत्वपूर्ण पहलू है। इन सामग्रियों विमान और जहाज संरचनाओं से, पुलों, पवन टरबाइन ब्लेड, biomaterials और जैव चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए, इंजीनियरिंग आवेदनों की एक विस्तृत श्रृंखला में अपनाया जाता है। पॉलिमर viscoelastic सामग्री रहे हैं, और उनकी प्रतिक्रिया अत्यधिक अरेखीय हो सकता है और इस प्रकार की भविष्यवाणी और उनकी सेवा में प्रदर्शन पर नजर रखने के लिए यह चुनौतीपूर्ण बना सकते हैं। इस के साथ साथ प्रस्तुत प्रयोगशाला पैमाने पर परीक्षण मंच समवर्ती मैकेनिकल लोडिंग और इन सामग्रियों पर पर्यावरण की स्थिति के प्रभाव की जांच की सहायता करता है। मंच कम लागत और उपयोगकर्ता के अनुकूल होने के लिए डिजाइन किया गया था। इसकी रासायनिक प्रतिरोधी सामग्री की वजह से तरल पदार्थ को सेवाकालीन लोगों तक पहुंचाने के लिए रासायनिक क्षरण का अध्ययन करने के लिए मंच अनुकूलनीय बनाते हैं। प्रयोग का एक उदाहरण बंद सेल पोल्यूरिथेन पर आरटी पर आयोजित किया गयाफोम के नमूने उनके परम स्थिर और सूखी लोड की ~ 50% करने के लिए इसी एक वजन के साथ भरा हुआ है। परिणाम परीक्षण उपकरण इन अध्ययनों के लिए उपयुक्त है कि दिखा। परिणाम भी उच्च मध्य बिंदु विस्थापन और कम अवशिष्ट विफलता भार के आधार पर, समवर्ती लोड हो रहा तहत बहुलक का बड़ा भेद्यता पर प्रकाश डाला। अनुशंसाएँ उपकरण का परीक्षण करने के लिए अतिरिक्त सुधार के लिए बने हैं।
Introduction
पॉलिमर और फाइबर प्रबलित बहुलक (एफआरपी) कंपोजिट विमान और अंतरिक्ष यान, नौसेना के जहाजों, नागरिक बुनियादी सुविधाओं से लेकर इंजीनियरिंग संरचनाओं की एक किस्म में अपनाया गया है, (Katnam एट अल। 1, Hollaway 2, Mouritz एट अल के उदाहरण समीक्षा के लिए देख । 3), टांके और प्रत्यारोपण के लिए प्रोस्थेटिक्स और biomaterials के लिए कारों और गाड़ियों, पवन टरबाइन ब्लेड,। इन सामग्रियों को 'स्थायित्व एक का एक संयोजन शामिल हो सकते हैं, जो जटिल सेवा परिदृश्यों,) थर्मो-यांत्रिक लोड हो रहा है, जैसे, फ्रीज पिघलना चक्र नागरिक बुनियादी सुविधाओं 4 में, सबसोनिक / सुपरसोनिक उड़ान 5 प्रोफाइल, धातु समर्थित पॉलीथीन में पहनने से प्रभावित है 6) ; कारण पर्यावरण और रासायनिक एजेंटों, जैसे, समुद्र के पानी, डे-टुकड़े करना, एयरोस्पेस और नौसेना संरचनाओं 7-10, की वजह से लार से 11 polymethylmethacrylate दंत कंपोजिट की गिरावट के लिए हाइड्रोलिक तरल पदार्थ के लिए ख) गिरावट; ग) जटिल बौद्धिक अत्याधुनिकबांधा या बंधुआ जोड़ों, भिन्न सामग्री के बीच जैसे, बिजली उत्पन्न करनेवाली जंग और debonding, में सामग्री की ractions एक विमान एल्यूमीनियम त्वचा, या स्टेनलेस स्टील के 12 से बांधा एक कार्बन / तिरछी हड्डी थाली पर एक कार्बन / फाइबर पैच मरम्मत में है या नहीं।
दुर्भाग्य से इन सामग्रियों की लंबी अवधि के स्थायित्व पर समवर्ती में सेवा उत्तेजनाओं के प्रभाव का ज्ञान सीमित है। अधिकांश पॉलिमर viscoelastic सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। मैकेनिकल लोडिंग और पर्यावरण की स्थिति काफी पॉलिमर के viscoelastic प्रतिक्रिया को प्रभावित करती है। इसलिए, इन सामग्रियों को 'लंबी अवधि के व्यवहार के लिए विश्वसनीय मॉडल युग्मित hygrothermal, यांत्रिक, रासायनिक उत्तेजनाओं को समय पर निर्भर प्रतिक्रियाओं शामिल करने में सक्षम होना चाहिए। बदले में इस डिजाइन भविष्यवाणियों, सुरक्षा और हालत आधारित रखरखाव / प्रतिस्थापन प्रोटोकॉल में सुधार होगा।
Hygrothermal प्रभाव पर प्रायोगिक परीक्षण पर एक बड़ी साहित्य शरीर हैउदाहरण के hygrothermal प्रसार परीक्षण के लिए: नमूने के पैमाने यह अनुमति देता है, तो सामग्री के नमूने वांछित नमी और तापमान के स्तर पर एक कक्ष में तैनात किया जा सकता है। नमूने सप्ताह से साल 10,13-17 करने के लिए समय की एक निश्चित राशि के लिए उनके द्रव्यमान और / या मात्रा में परिवर्तन को मापने के लिए समय-समय पर निकाल रहे हैं। hygrothermal परीक्षण केवल सामग्री के यांत्रिक प्रतिक्रियाओं पर hygrothermal प्रोत्साहन के प्रभाव के बारे में जानकारी देता है, जो यांत्रिक परीक्षण, यानी, अवशिष्ट स्थिर / थकान ताकत / फ्रैक्चर यांत्रिकी परीक्षण 17-19, द्वारा पीछा किया जा सकता है। टेस्ट डेटा एकाग्रता, तनाव, तापमान, प्रतिवर्ती शारीरिक उम्र बढ़ने / plasticization और अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर निर्भरता भी शामिल है कि मॉडलों के लिए सरल Fickian प्रसार से, जटिलता बदलती के प्रसार मॉडल के लिए फिट किया जा सकता है। यह प्रायोगिक उत्पादन आगे संरचनात्मक विश्लेषण में शामिल किया जा सकता है।
कुछ लेखकों एक साथ हरियाणा के प्रभाव को संबोधित कियाgrothermal और यांत्रिक उत्तेजनाओं। उन पर शोध एफआरपी कंपोजिट के अलावा, Neumann और Garom डूबे 20 पर बल दिया और आसुत जल में निर्बल नमूनों। तनाव संकुचित स्टेनलेस स्टील स्प्रिंग्स के अंदर नमूनों स्थिति से लागू किया गया था, विभिन्न वसंत stiffnesses और compressive भार का उपयोग करके लोड ट्यूनिंग। एक समान प्रक्रिया वान एट अल। 21 द्वारा सूचना दी है। HELBLING और कारभरी 22 विभिन्न सापेक्ष आर्द्रता प्रतिशत (आरएच%) और तापमान के स्तर के लिए एक पर्यावरण कक्ष के अंदर एक झुकने स्थिरता कार्यरत हैं। पूर्व वातानुकूलित नमूनों कि समग्र के लिए स्थिर परम तन्यता तनाव का एक प्रतिशत करने के लिए इसी, एक दिया झुकने तनाव स्तर के अधीन थे। Kasturiarachchi और प्रिचार्ड 23 एक बड़ा गिलास desiccator में एक शेल्फ पर तैनात किया गया था कि एक स्टेनलेस स्टील के चार सूत्री झुकने जिग (नमूना प्रति एक) तैयार किया। desiccator आंशिक रूप से आसुत जल से भरा हुआ था, बू को रोकने के लिए छोटे लीक किया थादबाव के ildup, और 95% आरएच में नमी कक्ष में रखा गया था। Gellert और टर्ली 7 संयुक्त रेंगना लोड हो रहा है और 100% आरएच के तहत उनके स्थायित्व के लिए समुद्री ग्रेड एफआरपी समग्र नमूनों की जांच की। पूरी तरह से समुद्र के पानी में डूबे हैं, जबकि उनके नमूने, असफलता स्थिर वंक भार का 20% के बराबर एक निरंतर लोड पर चार सूत्री झुकने में भरी हुई थी। रेंगना विक्षेपन केंद्रीय पार अनुभाग में बीम, और एक गिलास प्लेट की बाहरी सतह के बीच एक मोटाई नापने का यंत्र का उपयोग करके समय-समय पर प्राप्त कर लिया गया था (यह इस तरह के माप कक्ष के बाहर प्रदर्शन किया गया था कि अनुमान लगाया जाता है)। अब्दुल Magid एट अल। 24 नमूनों परम अक्षीय भार का 20% पर, फाइबर दिशा साथ तनाव में भरी हुई थी, के रूप में नासा लैंगली द्वारा प्रदान की गई थी जो एक इन्वार पर्यावरणीय स्थिरता में ग्लास / epoxy के नमूने रखा। Ellyin और Rohrbarcher 25 अप करने के लिए 140 दिनों के लिए hygrothermal परीक्षण भाग गया, और फिर एक हाइड्रोलिक परीक्षण मशीन पर थकान में नमूनों का परीक्षण किया। नमूनाएक ट्यूब और एक पानी की आपूर्ति से जुड़ा एक गीला पनीर कपड़े में लपेटा गया था। अर्ल एट अल। 26 उनके लोड हो रहा है स्थिरता और एक बड़े पर्यावरण कक्ष (5.5 एम 3) में नमूनों तैनात हैं।
कई प्रयोगात्मक अध्ययन में चर्चा की, पर्यावरण की स्थिति पॉलिमर 'यांत्रिक गुणों और प्रतिक्रियाओं प्रभावित करते हैं। कुछ सीमित प्रयोगों भी यांत्रिक तनाव / तनाव के अस्तित्व पॉलिमर में प्रसार की प्रक्रिया को प्रभावित करती है कि पता चलता है। इसलिए, यांत्रिक और गैर यांत्रिक दोनों प्रभाव के तहत बहुलक आधारित सामग्री के समग्र प्रदर्शन पर समझ बढ़ाने के लिए, समवर्ती के परीक्षण के लिए एक की जरूरत है।
इस पत्र में चर्चा परीक्षण मंच के डिजाइन के पीछे कई उद्देश्य थे। सबसे पहले, मंच पवन टरबाइन एक के लिए एफआरपी सैंडविच कंपोजिट के विभिन्न प्रकार के hygrothermo-यांत्रिक व्यवहार पर एक बहु साल की जांच में प्रयोगात्मक स्थापना का हिस्सा हैएन डी नौसेना इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों। परीक्षण के आंकड़ों बहुलक कंपोजिट के लिए viscoelastic विधान समीकरणों में पैरामीटर जांच करने के लिए किया जाता है। विधान मॉडल Muliana और सहयोगियों 27-30 से पिछले कुछ वर्षों में विकसित की काम के आधार पर कर रहे हैं। दूसरा उद्देश्य आसानी से बड़े पैमाने पर माप के लिए एक पैमाने पर करने, उदाहरण के लिए एक प्रयोगशाला (में जगह बदली, या तरल पदार्थ के स्रोत के लिए किया जा सकता है कि एक उदाहरण के लिए एक कम लागत और उपयोगकर्ता के अनुकूल परीक्षण मंच, उदाहरण के लिए, एक आ रहा है करने के लिए किया गया था एक नल, एक fumehood या एक ज्वलनशील कैबिनेट से)। तीसरा गोल है, इस प्रकार के नमूनों में इस तरह के रसायनों में डूब जा सकता है आमतौर पर सेवा में प्रयुक्त रसायनों के एक नंबर (एयरोस्पेस अनुप्रयोगों 8-10 के लिए सॉल्वैंट्स सफाई विशेष रूप से हाइड्रोलिक द्रव, डे-टुकड़े करना,) के लिए प्रतिरोधी है कि एक परीक्षण मंच बनाने के लिए किया गया था, और उनके स्थायित्व का आकलन किया जा सकता है।
चैम्बर (चित्रा 1) उच्च घनत्व polyethyle के साथ निर्माण किया गया थापूर्वोत्तर, जो उच्च रासायनिक प्रतिरोध किया है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, यह भविष्य के काम हाइड्रोलिक तरल पदार्थ में डूबे कंपोजिट hygrothermo-यांत्रिक जांच, de- टुकड़े, सॉल्वैंट्स सफाई शामिल होंगे कि उम्मीद है। थर्मल विनियमन परीक्षण का एक अभिन्न पहलू है, विस्तार polystyrene फोम टैंक के किनारों के आसपास फिट किया गया था और पर्यावरण के साथ हीट एक्सचेंज को रोकने के लिए, टेप और स्टील फ्रेम से ही जगह में सुरक्षित है।
चैम्बर (चित्रा 2) के ढक्कन उपयोगकर्ताओं परीक्षण परेशान बिना परीक्षण के दौरान नमूनों का निरीक्षण करने की अनुमति देता है, पारदर्शी, 9.525 मिमी मोटी Polycarbonate से निर्मित किया गया था। ढक्कन टैंक के पक्षों पर कोष्ठक overhanging के तहत स्लाइड करने के लिए machined थे जो एल्यूमीनियम टी सलाखों, द्वारा जगह में सुरक्षित है।
नमूनों में झुकने ढक्कन से नीचे लटका है, और ढक्कन में स्लॉट के माध्यम से बांधा जाता है, जो तीन एल्यूमीनियम ब्लॉक, द्वारा अधिनियमित किया जाता है। तीन ब्लॉकों में चार एस तक की अनुमतिढक्कन स्लॉट ब्लॉक रिक्ति नमूनों की लंबाई के आधार पर समायोजित करने की अनुमति देते हैं, जबकि pecimens, एक समय में परीक्षण किया जाना है। प्रत्येक ब्लॉक ASTM मानक D790-10 के पालन में, एक 12.7 मिमी व्यास के लिए संपर्क किनारे पर गोल है। नमूनों झुकने के लिए प्रेरित करने के लिए अपने केंद्र पर लागू एक उर्ध्व बल (1-2 आंकड़े) के साथ, तीन ब्लॉकों में से दो नीचे तैनात हैं।
तंत्र अधिकतम बहुमुखी प्रतिभा और आसानी से उपयोग के साथ दिमाग में डिजाइन किया गया था। 41.275 मिमी व्यास साथ casters गतिशीलता प्रयोजनों के लिए चैम्बर के नीचे बांधा जाता है। उनके ऊपर, टैंक समर्थन के लिए एक तार की जाली नीचे और पार के बीम के साथ एक वेल्डेड स्टील फ्रेम द्वारा समर्थित है। बाहर टैंक कोनों के लिए कोण शेयर spacers के (जो बाद में चर्चा की, स्ट्रिंग पॉट तंत्र) ओवरहेड वजन और विस्थापन गेज से कुचल जाने से इन्सुलेशन रखने के लिए निर्मित किया गया। ऊपर चारों ओर, कोण स्टॉक तैयार करने के लिए फिर से इस्तेमाल किया गया था। चरखी और स्ट्रिंग नापने सिस्टम measu कोमध्य अवधि विक्षेपन फिर से चार इस्पात, वर्ग-ट्यूबिंग मेहराब (चित्रा 3) पर बढ़ रहे हैं। इन चार में से केंद्र दो मेहराब स्ट्रिंग potentiometers ले और नमूना बहुमुखी प्रतिभा के लिए खाते में समायोज्य रहे हैं। तीन आयामी इलेक्ट्रॉनिक outputs के साथ और potentiometers (त्यागने योग्य कुंजी lanyards में पाया जा सकता है) के रूप में स्ट्रिंग potentiometers एक मरोड़ वसंत का उपयोग कर निर्माण किया गया। pulleys के गठबंधन और समायोज्य वजन आवेदन के लिए चैंबर के किनारे पर एक फांसी रॉड के लिए नमूना द्वारा एक कठोर कनेक्शन से चल रहे एक स्टील के केबल के साथ प्रयोग के लिए बढ़ रहे हैं।
लोड केबल, Pulleys, संपर्क और बोल्ट की एक श्रृंखला का उपयोग नमूना करने के लिए लागू किया जाता है। 10 मिमी पार बार अवधि के बीच संपर्क कर रहा है तो यह है कि सबसे पहले, नमूना यू-बोल्ट में रखा गया है। प्रत्येक के अंत में आंख बोल्ट के साथ एक 9.525 मिमी व्यास स्टील रॉड फिर यू-बोल्ट से जुड़ा है। यह इस्पात कनेक्शन चैम्बर के ढक्कन से होकर गुजरता है। एक स्टील के केबल और केवलर टीhread यू-बोल्ट विपरीत eyebolt से जुड़े होते हैं। इस स्ट्रिंग नापने से केवलर धागा एक कठोर बिंदु से डेटा को पढ़ने के लिए अनुमति देता है। इस्पात केबल ऊपर की ओर जारी है और लोड टैंक की परिधि में लागू किया जा करने की अनुमति है कि दो पुली के ऊपर से गुजरता है। केबल तो एक slotted वजन हैंगर के रूप में कार्य करता है कि एक 9.525 मिमी व्यास स्टील रॉड से जुड़ा हुआ है। इस पिछलग्गू slotted वजन वांछित लोड लागू करने के क्रम में सेट किया जा सकता है, जहां एक जगह उपलब्ध कराता है।
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Protocol
1. नमूने लोड हो रहा है
- (चित्रा 4) टैंक का ढक्कन उठाएँ और पक्ष का समर्थन करता है पर यह आराम करो।
- यू-बोल्ट में नमूना प्लेस, और क्रॉस बार नमूना के केंद्र में संपर्क कर रहा है कि सुनिश्चित करते हैं।
- ढक्कन से फांसी एल्यूमीनियम समर्थन करता है पर नमूना के सिरों को आराम दें। नमूनों के सिरों की अधिकता के 5-10 मिमी होनी चाहिए।
- दोहराएँ परीक्षण किया जाएगा कि नमूनों के सभी के लिए 1.2-1.4 कदम।
- ढक्कन का समर्थन करता है निकालें कम ढक्कन, और ढक्कन टैंक के होंठ पर बैठा है कि सुनिश्चित करें।
- अगले बाहरी चरखी करने के लिए स्टील रॉड के लिए वजन जोड़कर वांछित बल लागू करें।
2. मापने विस्थापन
- स्ट्रिंग नापने लाइन तना हुआ खींच लिया है कि सुनिश्चित करें।
- एक डिजिटल मल्टीमीटर प्रयोग, पिन से 3 पिन एक काले और लाल रंग के साथ, तनाव नापने का यंत्र के बाहरी पिंस (चित्रा 3) के पार प्रतिरोध उपायऔर पढ़ने के रिकॉर्ड है।
- अंशांकन कारक (इस मामले में, एक kΩ एक 64.895 मिमी विस्थापन से मेल खाती है) कंप्यूटिंग से पढ़ने के लिए एक विस्थापन में पढ़ने के प्रतिरोध में कनवर्ट करें।
- दोहराएँ प्रत्येक नमूना के लिए 2.1-2.3 कदम।
3. नमूने वजनी
- तौल प्रक्रिया शुरू करने से पहले, विस्थापन डेटा रिकॉर्ड और ASTM D5229 31, या उचित परीक्षण मानक के अनुसार, आरटी पर परीक्षण के तरल पदार्थ से भरा एक अंतरिम होल्डिंग कक्ष तैयार करते हैं।
- स्टील के तारों की छोर से slotted वजन निकालें।
- टैंक के ढक्कन उठाएँ और पक्ष का समर्थन करता है पर यह आराम करो।
- नमूना निकालें और तैयार अंतरिम पकड़े चेंबर में यह जगह। नमूनों में से सभी के लिए इस चरण को दोहराएँ।
- नमूनों निकालें और व्यक्तिगत रूप से अधिक तरल पदार्थ को दूर करने के क्रम में एक microfiber कपड़े का उपयोग कर उन्हें सूखी।
- एक उच्च परिशुद्धता पैमाने पर नमूना प्लेस और डेटा आर को रिकॉर्डeading।
- दोहराएँ सभी नमूनों के लिए 3.5-3.6 कदम है और फिर प्रोटोकॉल चरण 1 का पालन करें।
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Representative Results
उपकरण का परीक्षण सफलतापूर्वक तीन सूत्री झुकने के तहत एक तरल पदार्थ में डूबे नमूनों आयोजित किया गया है। उचित precisions के साथ, नमूनों लोड किया जा सकता है और मध्य बिंदु विक्षेपन परिवर्तन के लिए potentiometers से सटीक readouts के साथ परीक्षण किया गया। बिजली के प्रतिरोध में परिवर्तन 0.1 माइक्रोन के आदेश के एक विस्थापन संकल्प, जिसके परिणामस्वरूप चार महत्वपूर्ण आंकड़े को दर्ज किया जा सकता है।
Hygrothermo-यांत्रिक परीक्षण नाममात्र आयाम 215 मिमी लंबाई X 24 मिमी चौड़ाई x 18 मिमी मोटाई के साथ, बंद सेल फोम के चार नमूनों के दो समूहों पर आरटी पर आयोजित की गई। एक समूह टंकी के अंदर, हवा में एक के रूप में इरादा शुष्क परिस्थितियों में चैम्बर) में परीक्षण किया है, और ख) 50% आरएच (परीक्षण एक प्रयोगशाला में जून के अंत में जगह ले ली ~ का परिवेश सापेक्ष आर्द्रता पर गर्म में स्थित था और संयुक्त राज्य अमेरिका में सूखे उत्तरी कैलिफोर्निया केन्द्रीय घाटी,)। नमूने का यह पहला समूह के साथ साथ 'सूखा नमूनों' के रूप में संकेत दिया है। के दूसरे समूहपूरी तरह से (यहाँ 'गीला नमूनों' के रूप में संकेत दिया 100% आरएच) विआयनीकृत पानी में डूबे, जबकि नमूनों की टंकी में परीक्षण किया गया था। नमूनों (1.780 ± 0.116) किलो, जिसके परिणामस्वरूप में स्थिर सूखे की स्थिति के तहत अपने परम भार का 50% करने के लिए लगभग बराबर वजन फांसी के साथ भरी हुई थी। प्रत्येक फांसी के वजन के आवेदन अर्ध स्थैतिक लदान की स्थिति प्राप्त करने के लिए, कुछ सेकंड के लिए ले लिया। यह फोम एक nonlinear viscoelastic व्यवहार होता है कि उम्मीद थी, लेकिन समवर्ती उत्तेजनाओं शुष्क नमूनों के लिए सम्मान के साथ फोम स्थायित्व कम होगा कि यह कैसे एक प्राथमिकताओं नहीं जाना जाता था।
डिजिटल मल्टीमीटर पर प्रतिरोध माप परीक्षण के पहले छह घंटे के लिए लगभग 15 मिनट के अंतराल पर, प्रत्येक नमूना के लिए ले जाया गया। माप एक अतिरिक्त 18 घंटे के बाद फिर से ले जाया गया। इस से, मध्य अवधि विक्षेपन में परिवर्तन लगाया गया था। एकत्र आंकड़ों के आधार पर, शुष्क नमूनों के लिए 24 घंटे के बाद विस्थापन, (2.141 ± 0.371) मिमी थागीला नमूनों के लिए विस्थापन काफी अधिक है, और (14.41 ± 3.62) मिमी (चित्रा 5, 1 टेबल) के बराबर था।
प्रत्येक परीक्षण चलाने के बाद, नमूनों तो असफलता जब तक उन्हें लोड करके अवशिष्ट शक्ति के लिए परीक्षण किया गया। के अवशिष्ट विफलता लोड (3.623 ± .0967) शुष्क नमूनों के लिए किलो, (चित्रा 6, 2 टेबल) की तुलना में गीला नमूनों, (2.970 ± 0.246) किलो के बराबर एक अवशिष्ट विफलता लोड पाए गए। अवशिष्ट विफलता भार मापन के लिए संकल्प ± 0.194 किलो था।
चित्रा 1. परीक्षण उपकरण के प्रमुख घटकों का अवलोकन। ए उच्च घनत्व polyethylene टैंक। बी polystyrene फोम इन्सुलेशन का विस्तार किया। सी Slotted पॉली कार्बोनेट ढक्कन। डी एल्यूमिनियम टी बार और अधिकता ब्रैकेट। सु झुकने ई तीन सूत्रीpports। एफ नीचे फ्रेम। जी कोण spacers के। एच शीर्ष फ्रेम। मैं स्ट्रिंग नापने विधानसभाओं। जे लोअर लोड हो रहा है विधानसभा। लालकृष्ण Slotted वजन और हैंगर। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
ढक्कन के 2. विस्तृत दृश्य चित्रा। ए उच्च घनत्व polyethylene टैंक। सी Slotted पॉली कार्बोनेट ढक्कन। डी एल्यूमिनियम टी-बार और अधिकता ब्रैकेट। ई तीन सूत्री झुकने का समर्थन करता है। जे लोअर लोड हो रहा है विधानसभा। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 3। परीक्षण उपकरण की स्ट्रिंग नापने विधानसभा। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
4. ढक्कन परीक्षण उपकरण का समर्थन करता है चित्रा। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
सूखे और गीले नमूनों के लिए, समय के साथ 5. मध्य अवधि विस्थापन भिन्नता चित्रा। दलीलोंई यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा गीला नमूनों की बड़ी भेद्यता दिखा सूखे और गीले नमूनों के लिए विफलता के लिए अवशिष्ट भार, 6. बॉक्स भूखंडों। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
अवशिष्ट झुकने ताकत परीक्षणों के बाद चित्रा फोम नमूनों में से 7 चित्र: (ए) और (बी) सूखी नमूने, (सी) और (डी) गीला नमूनों। नाममात्र नमूना चौड़ाई है24 मिमी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
| से घंटे शुरु | विस्थापन (मिमी) के बदले, एक नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 2 नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 3 नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 4 नमूना |
| 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| 0.230 | 0.454 | 0.130 | 1.298 | 0.195 |
| 0.730 | 0.714 | 2.141 | 1.298 | 1.817 |
| 0.980 | 0.779 | 2.141 | 1.298 | 1.817 |
| 1.310 | 0.779 | 2.076 | 1.298 | 1.817 |
| 1.810 | 1.038 | 2.141 | 1.947 | 1.817 |
| 2.010 | 0.973 | 2.206 | 1.947 | 1.817 |
| 2.350 | 1.363 | 2.076 | 1.947 | 1.882 |
| 2.610 | 1.363 | 2.076 | 1.947 | 1.752 |
| 2.730 | 1.428 | 2.076 | 1.947 | 1.752 |
| 3.230 | 1.557 | 2.076 | 2.596 | 1.817 |
| 3.480 | 1.298 | 2.076 | 1.947 | 1.947 |
| 3.810 | 1.622 | 2.076 | 2.596 | 1.817 |
| 4.010 | 1.622 | 2.076 | 2.596 | 1.817 |
| 4.230 | 1.557 | 2.076 | 2.596 | 2.012 |
| 4.480 | 1.557 | 2.076 | 2.596 | 2.012 |
| 4.730 | 1.622 | 2.076 | 2.596 | 2.012 |
| 4.980 | 1.752 | 2.141 | 2.596 | 1.947 |
| 5.230 | 1.752 | 2.076 | 3.244 | 1.947 |
| 5.510 | 1.687 | 2.141 | 2.596 | 2.012 |
| 5.780 | 1.557 | 2.076 | 2.596 | 1.882 |
| 5.980 | 1.687 | 2.076 | 2.596 | 1.947 |
| 6.310 | 1.622 | 2.141 | 2.596 | 1.882 |
| 6.480 | 1.622 | 2.206 | 2.596 | 2.012 |
| 23.550 | 1.882 | 2.206 | 2.596 | 1.882 |
| 23.967 | 1.752 | 2.271 | 2.596 | 1.947 |
टेबल परिवेश सापेक्ष आर्द्रता (सूखा नमूनों) में फोम नमूनों के समय बनाम 1. विस्थापन।
| से घंटे शुरु | विस्थापन (मिमी) के बदले, एक नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 2 नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 3 नमूना | विस्थापन (मिमी) के बदले, 4 नमूना |
| 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| 0.303 | 3.245 | 0.000 | 1.298 | 0.000 |
| 0.653 | 3.439 | 0.195 | 2.596 | 0.000 |
| 0.903 | 4.932 | 1.168 | 3.894 | 1.168 |
| 1.163 | 4.932 | 1.168 | 3.245 | 1.233 |
| 1.433 | 6.295 | 2.206 | 4.543 | 2.012 |
| 1.703 | 6.360 | 2.466 | 4.543 | 2.142 |
| 2.013 | 7.074 | 2.855 | 5.192 | 2.077 |
| 2.253 | 7.203 | 2.790 | 5.192 | 2.077 |
| 2.763 | 7.917 | 3.310 | 5.841 | 3.180 |
| 3.013 | 7.917 | 3.634 | 5.841 | 3.180 |
| 3.283 | 8.047 | 4.413 | 5.841 | 3.180 |
| 3.513 | 7.917 | 4.153 | 5.841 | 3.180 |
| 3.753 | 7.917 | 3.699 | 6.489 | 3.245 |
| 4.013 | 9.734 | 5.192 | 7.787 | 4.478 |
| 4.253 | 10.448 | 4.802 | 8.436 | 4.608 |
| 4.513 | 10.448 | 4.802 | 8.436 | 4.478 |
| 4.783 | 10.448 | 4.802 | 8.436 | 4.478 |
| 5.013 | 10.448 | 5.127 | 8.436 | 4.737 |
| 5.313 | 10.383 | 4.737 | 8.436 | 4.608 |
| 5.513 | 11.421 | 5.711 | 9.085 | 5.581 |
| 5.753 | 11.421 | 5.646 | 9.085 | 5.711 |
| 6.033 | 11.551 | 5.776 | 9.085 | 5.516 |
| 6.333 | 11.486 | 6.035 | 9.085 | 5.581 |
| 6.503 | 11.551 | 6.360 | 9.734 | 6.035 |
| 23.300 | 16.937 | 10.383 | 14.277 | 9.734 |
| 23.650 | 17.067 | 10.318 | 15.575 | 9.734 |
| 23.983 | 17.002 | 10.253 | 14.277 | 10.383 |
| 24.250 | 17.262 | 10.253 | 14.926 | 9.994 |
| 24.983 18.625 | 11.486 | 16.224 | 11.292 |
100% आरएच (गीला नमूनों) में फोम नमूनों के समय बनाम तालिका 2 विस्थापन।
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Discussion
प्राप्त डेटा से, यह समवर्ती परीक्षण परिदृश्य बंद सेल फोम नमूनों के स्थायित्व को प्रभावित किया था कि देखा जा सकता है। इस विफलता के लिए सूखे और गीले नमूनों की चित्रा (6) काफी अलग विस्थापन (चित्रा 5) और अवशिष्ट भार की तुलना करके देखा जा सकता है। 7 अवशिष्ट शक्ति परीक्षण के बाद नमूनों की तस्वीरें पता चलता है। शुष्क नमूनों के विस्थापन 24 घंटा के अवलोकन के अंतराल के भीतर स्थिर अवस्था तक पहुँच है, जबकि यह भी, कि मनाया जाना चाहिए, गीला नमूनों के उन नहीं किया था। इसलिए, भविष्य परीक्षण या तो वातानुकूलित नमूनों में से एक स्थिर राज्य व्यवहार को प्राप्त करने या (उदाहरण के लिए एक दिया परीक्षण के समय सीमा के भीतर संभव नहीं हो सकता है कि इस तरह स्थिर राज्य की स्थापना के लिए, एक लंबे समय के अंतराल के लिए आयोजित किया जाएगा सामग्री के अनुभवों अगर विफलता की ओर जाता है कि गिरावट)।
चित्रा 6 की boxplots
इस परिणाम का एक प्रत्यक्ष तुलना क्योंकि विभिन्न लेखकों द्वारा चयनित अपेक्षाकृत प्रकाशित सीमित डेटा और विभिन्न सामग्रियों और लोड प्रोफाइल के साहित्य के साथ नहीं बनाया जा सकता। बहरहाल, यह स्थिरता के साथ प्राप्त प्रतिनिधि परिणाम उनके ग्लास फाइबर प्रबलित नमूने द्वारा अनुभवी "काफी अधिक" रेंगना विक्षेपण के बारे में Gellert और टर्ली 7 मनाया प्रवृत्ति के साथ सहमत हूं।
परीक्षण उपकरण इसकी मजबूती में वृद्धि और उपयोग में आसानी के क्रम में सुधार किया जा सकता है। आरोह को शीर्ष फ्रेम के आधार पर जोड़ा जाएगा फिसलने एक अधिक सुरक्षित तरीके से potentiometers धारण करने के लिए समर्थन करता है। इस आंदोलन की संभावना कम है और इसलिए, रीडिंग की सटीकता में वृद्धि होगी। इसके अलावा, potentiometers हो जाएगातीन-पिन पेंच टर्मिनलों में छोटे breadboards से जुड़ा। यह माप लेते समय नापने को छूने के लिए आवश्यकता को समाप्त होगा क्योंकि यह भी रीडिंग की सटीकता में वृद्धि होगी।
अतिरिक्त सुधार आगे तंत्र के लचीलेपन को बढ़ाने के लिए योजना बनाई है। उदाहरण के लिए, एक नया ढक्कन संभावित हानिकारक रसायनों का परीक्षण जब एक airtight मुहर बनाने के क्रम में विकसित किया जाएगा। यह परिवर्तन की संभावना प्रोटोकॉल चरण 1 के एक संशोधन के लिए नेतृत्व करेंगे। एक विसर्जन हीटर भी ऊंचा तापमान पर परीक्षण के लिए अनुमति देने के लिए जोड़ा जा सकता है। एक नमकीन घोल का परीक्षण करते हैं, तो एक चुंबकीय हलचल बार एक महंगी स्टेनलेस स्टील विसर्जन हीटर के स्थान पर विचार किया जा सकता है। यह एक चुंबकीय स्रोत के समावेश के लिए तंत्र के आधार करने के लिए एक संशोधन की आवश्यकता होगी। जिसके परिणामस्वरूप परीक्षण उपकरण समवर्ती परीक्षण पॉलिमर और polymeric के स्थायित्व को कैसे प्रभावित करता है की एक व्यापक तस्वीर प्रदान करेगासेवाकालीन स्थितियों की एक किस्म के तहत मैट्रिक्स कंपोजिट।
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Acknowledgments
लेखकों, डिजाइन और परीक्षण सेटअप के निर्माण में उनकी मदद के लिए भाग्य गार्सिया, सेरेना फेरारो, एरिक Quiroz और स्टीवन सर्द (उन्नत कंपोजिट अनुसंधान, इंजीनियरिंग और विज्ञान प्रयोगशाला) धन्यवाद। शॉन मेलोन, माइकल Akahori, डेविड Kehlet (इंजीनियरिंग निर्माण लैब) अपने सुझाव और मशीनिंग प्रक्रिया में सहायता के लिए स्वीकार कर रहे हैं। राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन का समर्थन (सहयोगी अनुदान सीएमएमआई-1,265,691 और उसके REU पूरक) और ए Muliana, टेक्सास एंड एम विश्वविद्यालय (प्रधान अन्वेषक) करने के लिए नौसेना अनुसंधान कार्यालय (N00014-13-1-0604, और वी ला Saponara ,) कार्यक्रम के निदेशक Yapa राजपक्षे द्वारा प्रबंधित कृतज्ञता की सराहना कर रहे हैं।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aluminum 6061 rectangular bars | McMaster-Carr, USA | 8975K268, 1668T72, 7062T17, | Part of testing platform |
| Aluminum 6061 90° angles | McMaster-Carr, USA | 8982K91, 8982K14 | Part of testing platform |
| 440C stainless steel | McMaster-Carr, USA | 6253K52 | Part of testing platform |
| High-density polyethylene sheets | Tap Plastics, USA | N/A (0.236 in. thick x 10.75 in. wide x 16.75 in. long) | Part of testing platform |
| High-density polyethylene sheets | Tap Plastics, USA | N/A (0.354 in. thick x 6 in. wide x 10 in. long) | Part of testing platform |
| High-density polyethylene sheets | Tap Plastics, USA | N/A (0.354 in. thick x 6 in. wide x 16.75 in. long) | Part of testing platform |
| Polycarbonate sheets | Tap Plastics, USA | N/A (0.375 in thick, 11.5 in. wide, 17.5 in long) | Part of testing platform |
| Expanded polystyrene foam | Home Depot | Model # 310880 Internet # 202532855 | Part of testing platform |
| Galvanized steel rope | McMaster-Carr, USA | 3498T63 | Part of testing platform |
| Steel eye bolt | McMaster-Carr, USA | 3013T341 | Part of testing platform |
| Low-carbon steel 90° angle | McMaster-Carr, USA | 9017K444 | Part of testing platform |
| Low-carbon steel rods | McMaster-Carr, USA | 8920K84, 8920K75, 8920K231, 8920K135, 8920K84 | Part of testing platform |
| Low-carbon steel tubes | McMaster-Carr, USA | 6527K314, 8910K394, 8910K395, 8920K94 | Part of testing platform |
| 304 stainless steel U-bolt | McMaster-Carr, USA | 8896T104 | Part of testing platform |
| Steel pulley | McMaster-Carr, USA | 3099T34 | Part of testing platform |
| 1008 carbon steel sheets | McMaster-Carr, USA | 9302T113 | Part of testing platform |
| Light duty swivel casters | Harbor Freight, USA | 41519 | Part of testing platform |
| 100-lbf Vinyl Weight Set | Overstock.com | 11767059 | Part of testing platform |
| Closed-cell polyurethane foam | General Plastics, USA | FR-3704 | Testing samples |
| Deionized water | Faucet, PurLab filtering system | N/A | Conditioning fluid of tank |
| Torsional spring | Retractable Key Clip, Ebay, USA | Lot 10 | Used to build string potentiometer |
| Kevlar thread | Cabela’s | IK-321909 | Used to build string potentiometer |
| 10 kOhm potentiometer | Ebay, USA | 3590S-2-103L | Used to build string potentiometer |
| Digital multimeter | Harbor Freight, USA | 98674 | Used to take resistance measurements of string potentiometer |
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