Переход к содержанию страницы

Испытания на сжатие и испытания образцов с надрезом на сжатие (OHC, FHC)

Имя Тип Размер Загрузить
  • Отраслевая брошюра: Композиты PDF 7 MB

Цель испытания

Испытания на сжатие предназначены для определения различных характеристик при сжатии (например, модуля сжатия и прочности при сжатии). Они проводятся на композитах с однонаправленной структурой волокон, в направлении 0° или 90°, многонаправленных слоистых материалах, однонаправленных тканях или тканях и матричных материалах из термореактивных или термопластичных пластмасс.

Наряду с испытаниями неповрежденных слоистых материалов используются также методики для определения влияния повреждения в форме отверстия. Испытания образцов с надрезом на сжатие: Open Hole Compression (OHC), а также Filled Hole Compression (FHC) с использованием болта или штифта отображают состояние резьбового или клепочного соединения в структуре волокнистого композита.

Испытания на сжатие предъявляют высокие требования к изготовлению образцов, к проводящему испытания персоналу лаборатории и к испытательной технике. При приложении усилия к слоистому материалу следует избегать как пиков напряжения сдвига, так и деформации изгиба, чтобы иметь возможность определения фактических характеристик материала.

В последние десятилетия были разработаны различные испытательные методики, имеющие определенные преимущества.

Испытание на сжатие с торцевым приложением усилия (End loading compression)

Этот метод базируется на стандарте ASTM D 695 и был развит в различных стандартах.

Преимуществом является относительно простая испытательная конструкция, требующая в качестве приспособления лишь точно расположенного по вертикали упора. 

При этом методе образец нагружается между двумя нажимными плитами в продольном направлении. Упор предотвращает преждевременное разрушение материала вследствие изгиба.

Испытание состоит из двух частей:

  • для измерения модуля сжатия используется образец без наклеек. Деформация определяется с помощью DMS.
  • Для измерения прочности при сжатии образец усиливается наклейками для предотвращения преждевременного разрушения в местах приложения усилия.

В настоящий момент этот метод указан в ISO, ASTM, EN, DIN и ряде других стандартов. Как правило, при корректном проведении испытания получаются хорошо воспроизводимые значения модуля сжатия, однако при определении прочности при сжатии часто возникает большой разброс значений.

Измерение модуля сжатия: 

В зоне малых деформаций образца можно получать воспроизводимые значения модуля сжатия, при увеличенных деформациях расслаивание образца в зоне точек приложения усилия испытательной методики устанавливает границы.

Посредством нанесения наклеек проводится усиление образца в торцевых точках приложения усилия. Разрушение происходит в зоне желаемой расчетной длины. Первые расслаивания возникают уже перед полным разрушением образца, они видны в диаграмме. Этот метод требует очень точной обработки торцевых поверхностей образцов. 

Испытание на сжатие с нагружением на сдвиг (Shear Loading compression)

При этом методе сжимающее усилие прикладывается посредством зажима образца, т.е. через фрикционное замыкание. При достаточно длинном образце в зоне расчетной длины достигается равномерное распределение напряжения.

  • Преимуществом является хорошее осевое проведение образца во время испытания, а также отсутствие торцевого приложения усилия и связанной с этим необходимости обработки торцевых поверхностей. 
  • Этот метод уже в 1980-х годах был регламентирован в стандарте ASTM D 3410 в форме испытательного приспособления Celanese с коническими зажимными элементами и развит в различных стандартах. 
  • В приспособлении Celanese отклонения толщины образца приводят к нежелательному линейному прилеганию зажимных элементов. Стандарты DIN 65375 и prEN 2850 предлагают модифицированные приспособления Celanese, решающие проблему толщины образцов с помощью направляемых плоских клиньев.

Приспособление с направляющей колонной, разработка IITRI (США)

  • Специалисты IITRI в США разработали похожее приспособление с направляющей колонной, которое в настоящий момент заменяет в стандарте ASTM старое приспособление Celanese. Это приспособление работает - как и модель предыдущего поколения - по принципу клинового зажима.
  • Клиновые губки сначала выравниваются на образце вне приспособления, а затем вводятся в приспособление.
  • Давление прижима во время испытания создается действующим продольным усилием посредством клинового принципа. Из-за этого происходит перемещение клиньев, которое может привести к изгибам в образце.

Гидравлическое приспособление HCCF, IMA Dresden

  • Специалистами IMA Dresden было разработано и запатентовано гидравлическое приспособление HCCF для испытаний на сжатие.
  • Это приспособление обладает очень хорошей доступностью, простотой в управлении, оборудовано неподвижными губками, которые даже в процессе испытания остаются точно выровненными относительно друг друга.
  • Параллельный гидравлический зажим образца проводится равномерно, в отличие от клиновых принципов зажима. Возможно применение датчика продольной деформации Clip-on.

Испытания на сжатие с комбинированным приложением усилия (Combined Loading Compression)

Этот метод особенно подходит для испытаний волокнистых композитов при повышенных усилиях, которые возникают при увеличенном поперечном сечении образцов. Часть усилия сжатия прикладывается при зажиме образца, оставшаяся часть - на концах образца. Длина образца точно согласована с длиной губок, она превышает длину образца для простых испытаний на сжатие "End-loading". К обработке торцов образцов предъявляются очень высокие требования (как при методе "End-Loading").

  • В стандарте ASTM D 6641 и в методе 2 по ISO 14126 приводится описание механического испытательного приспособления, состоящего из четырех элементов, соединенных друг с другом направляющими колоннами. Усилие зажима создают 8 болтов, затягиваемых динамометрическим ключом. Приспособление с установленным образцом располагается между двумя нажимными плитами испытательной машины.
  • Модернизация метода была проведена в стандарте Airbus AITM 1.0008 (издание 2010), в котором приводится описание как нагружения на сдвиг, так и комбинированного нагружения. Приложение усилия зажима описано как гидравлический параллельный принцип. Исследования показывают, что более оптимальная картина разрушения достигается в том случае, если предотвращать появление пиков напряжения на переходе между свободной зажимной длиной и зажимными поверхностями, благодаря конструктивной разработке зажимных губок. В стандарте Airbus это описано как „soft load introduction“. 
  • Разработанное специалистами IMA-Dresden и запатентованное гидравлическое испытательное приспособление HCCF соответствует требованиям стандарта ASTM D 6641. Приложение усилия зажима при этом приспособлении осуществляется гидравлически, давление можно настраивать.
  • Для лабораторий, в которых регулярно проводятся испытания на сжатие, на первый план выходят очень хорошая доступность спереди, простота в обращении и оптимальные возможности очистки.
  • Испытательное приспособление HCCF отвечает требованиям стандарта AITM 1.0008. Оно было проверено и санкционировано на фирме Airbus в г. Бремен.

Испытание образцов с надрезом на сжатие (OHC), испытания образцов с болтом и надрезом на сжатие (FHC)

  • Испытание образцов с надрезом на сжатие:
    Это испытание определяет влияние отверстия на прочность слоистого материала при сжатии. Результат обычно представляет собой коэффициент надреза: отношение поврежденного образца к неповрежденному. Согласно стандарту Airbus AITM 1.0008 это испытание проводится с приспособлениями для испытаний на сжатие. В стандартах ASTM и Boeing регламентирован образец длиной 300 мм, который с помощью опорного механизма зажимается в гидравлическом параллельном захвате.
  • Испытание слоистых материалов с болтом на сжатие:
    При этом испытании используются те же образцы, что и при испытании образцов с надрезом на растяжение, только отверстие закрыто болтовым соединением.

Для любого Вашего пожелания мы ищем и находим оптимальное решение.

Свяжитесь с нашими отраслевыми экспертами напрямую.

Мы с удовольствием Вас проконсультируем!

 

Связаться сейчас

Экстензометры

Экстензометры представляют собой измерительные приборы, используемые в области испытаний для измерения длин / деформаций образцов. Измерение продольной деформации является ключевой компетенцией фирмы ZwickRoell. Производственная палитра включает в себя экстензометры с различными значениями разрешения, принципами и путями измерения, с контактным и бесконтактным измерением.
к Экстензометры
Top