ISO 527-4 | ISO 527-5 Ispitivanje zatezanja kompozita ojačanih vlaknima

Ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5 koristi se za određivanje vrednosti modula zatezanja i elastičnih karakteristika Poissonovog odnosa, kao i zatezne čvrstoće u glavnim pravcima materijala plastike ojačane vlaknima. ISO 527-4 opisuje uslove ispitivanja za izotropne i anizotropne plastike ojačane vlaknima. Ovo uključuje kompozitne materijale sa nejednosmernim ojačanjima, kao što su prostirke, tkani materijali ili sečena vlakna, kao i višesmerne laminate napravljene od jednosmernih pojedinačnih slojeva. ISO 527-5 opisuje uslove ispitivanja za jednosmerne (UD) vlaknima ojačane plastike. Oba standarda se pozivaju na ISO 527-1 za opšte principe za određivanje zateznih svojstava.

Još jedan često korišćeni standard za ispitivanje zatezanja dugih ili kontinuiranih plastika ojačanih vlaknima je ASTM D3039, koji obuhvata uslove ispitivanja za izotropne i anizotropne plastike ojačane vlaknima, kao i za jednosmerne plastike ojačane vlaknima.

Objektivne i karakteristične vrednosti Video snimak Pokretanje ispitivanja i ispitna oprema Uslovi ispitivanja Uzorci i dimenzije Automatizacija Dodatne informacije Preuzimanja

Ispitivanje zatezanja kompozitnih materijala prema ISO 527-4 i ISO 527-5, čeljusti i uzorak zatezanja kompozitnih materijala

Cilj ispitivanja i karakteristične vrednosti prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Zatezna ispitivanja za plastiku ojačanu vlaknima sprovode se radi određivanja zateznih svojstava u procesu razvoja i kvalifikacije materijala, radi određivanja karakterističnih vrednosti koje se koriste za raspored i projektovanje kompozitnih struktura, kao i u obezbeđivanju kvaliteta. Bez obzira na vrstu vlaknaste armature, sledeći karakteristični rezultati i karakteristične vrednosti su određeni u ISO 527-4 i ISO 527-5:

Zatezni napon: sila vezana za početni poprečni presek uzorka
Aksijalno naprezanje: promena dužine mernog pribora u odnosu na početnu dužinu mernog pribora u smeru opterećenja
Poprečno naprezanje: promena dužine merila u odnosu na početnu dužinu merila u poprečnom smeru (neophodno samo za određivanje Poissonovog odnosa)
Modul zatezanja: nagib krive naprezanja i deformacije u određenom intervalu deformacije u elastičnom opsegu. Takođe se naziva modul elastičnosti ili Youngov modul
Zatezna čvrstoća: maksimalna vrednost zateznog naprezanja određena u ispitu zatezanja
Deformacija pri lomu: aksijalno naprezanje kada se dostigne zatezna čvrstoća
Poissonov odnos: negativan odnos poprečne i aksijalne deformacije

ISO 527-4, ISO 527-5, kao i ASTM D3039 utvrđuju uslove ispitivanja za ispitivanje zatezanja plastike ojačane vlaknima. Uprkos sličnostima u metodama ispitivanja, određene karakteristične vrednosti nisu u potpunosti uporedive, jer se oblici i dimenzije uzoraka, kao i određivanje karakterističnih vrednosti, razlikuju u nekim aspektima (npr. interval naprezanja za modul zatezanja).

Video snimci: Pokretanje ispitivanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5 sa ZwickRoell-om

Ispitivanje kompozita prema ISO 527-4 i ISO 527-5 u širokom temperaturnom opsegu

Softver za ispitivanje za ISO 527-4 i ISO 527-5

Pouzdano ispitivanje prema ISO 527-4 i 527-5 uz pomoć softvera za ispitivanje testXpert

testXpert podržava efikasno ispitivanje i pouzdane rezultate ispitivanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5:

Eliminišite potrebu za proučavanjem standarda: zagarantovana usklađenost sa standardima kroz standardne programe ispitivanja - sve karakteristične vrednosti i parametri navedeni u ISO 527-4 i ISO 527-5 su unapred konfigurisani.
Maksimalna efikasnost ispitivanja postiže se povezivanjem perifernih uređaja: kada se dimenzije uzorka sa mikrometra šalju direktno u softver za ispitivanje, štedite vreme i izbegavate greške pri unosu.
Pored toga, proverite i kontrolišite temperaturu u komori pomoću softvera. Podesite temperaturne rampe i pogledajte vrednosti koje su održavane retrospektivno, sa mogućnošću praćenja.

Kako se izvodi ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5?

Čeljusti i pričvršćivač za poravnanje za pouzdane rezultate ispitivanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Da bi se izvršilo ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5, odgovarajući uzorak za zatezanje se hvata u čeljustima mašine za statičko ispitivanje. Preporučuje se redovna provera ispravnog poravnanja čeljusti u skladu sa ISO 23788 ili ASTM E1012. Za akreditovane laboratorije za ispitivanje Nadcap-a u vazduhoplovnoj industriji, verifikacija poravnanja je obavezna. Mehaničke čeljusti body-over-wedge ili hidraulične čeljusti body-over-wedge su idealno prilagođene za ovaj zahtev. Ako nije potreban dokaz o poravnanju, mogu se koristiti i uslovno poravnati klinasto vijčane čeljusti.

Mašine za ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Za ispitivanja zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5 sa standardnim uzorcima i za mnoge druge standardizovane metode ispitivanja plastike ojačane vlaknima, često je dovoljna upotreba mašine za ispitivanje od 100 kN. Sa konfiguracijom mašine od 100 kN prikazanom sa desne strane, upotreba mehaničkih čeljusti body-over-wedge grips olakšava prelazak između različitih rasporeda ispitivanja i ispitnih pričvršćivača. Pošto se čeljusti lako uklanjaju, cela radna površina mašine za ispitivanje može se koristiti i za nestandardna ispitivanja. Noge za potporu omogućavaju individualno i ergonomsko podešavanje visine radne površine.

Ako se ispitivanje vrši isključivo na plastikama ojačanim staklenim vlaknima (GFRP), obično je dovoljna statička mašina sa maksimalnom silom od 50 kN.

Modularni sistem za ispitivanje kompozita

Veće laboratorije za ispitivanje sa odgovarajuće velikim obimom ispitivanja koriste različite mašine za ispitivanje za veoma različite metode ispitivanja kompozitnih materijala i time mogu minimizirati napore konverzije. Pojedinačne mašine za ispitivanje mogu se podesiti prema rasponu sile potrebnom za različite vrste ispitivanja. Ako brzine propusnosti nisu dovoljno visoke ili konzistentne da bi ulaganje u više mašina za ispitivanje imalo smisla, alternativna opcija je opremanje jedne mašine za ispitivanje tako da možete da izvršite što više metoda ispitivanja uz najmanji napor konverzije mašine.

Kompanija ZwickRoell je razvila modularni dizajn, koji je dostupan kao mašina za ispitivanje od 100 kN ili 250 kN, pokrivajući 21 metodu ispitivanja i približno 120 standarda ispitivanja (ISO, EN, ASTM, kao i Airbus AITM i Boeing BSS), i koji omogućava sveobuhvatnu karakterizaciju kompozitnih materijala ojačanih vlaknima na sobnoj temperaturi ili za ispitivanja na niskim ili visokim temperaturama u rasponu od -80 °C do +360 °C.

Mašina za ispitivanje modularnih materijala ASTM D3039 250 kN za kompozite

Ekstenziometri za merenje naprezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Za pravilno određivanje vrednosti elastičnih karakteristika i deformacije pri lomu, potrebno je direktno izmeriti deformaciju na uzorku. Da bi se odredio Youngov modul elastičnosti i prelomna deformacija, dovoljno je merenje aksijalne deformacije. Da bi se dodatno odredio Poissonov odnos, potreban je dvoosni sistem za merenje deformacije, koji vam takođe omogućava merenje poprečnog naprezanja. Za merenje deformacije možete koristiti merne uređaje, sisteme za merenje sa hvataljkama kao što su clip-on ekstenziometri (ograničenje: ne do loma uzorka) ili automatski ekstenziometri sa hvataljkama (makroXtens, multiXtens), kao i beskontaktne optičke sisteme (videoXtens).

Savjetovanje za ispitivanje zatezanja kompozita prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Da li ste zainteresovani za više informacija o metodama ispitivanja ISO 527 ili odgovarajućoj konfiguraciji vaše mašine za ispitivanje kompozita?

Slobodno kontaktirajte naše stručnjake iz industrije!

Kontaktirajte nas

Uslovi ispitivanja: ispitivanje prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Brzina ispitivanja

Konstantna brzina ispitivanja koju treba podesiti zavisi od vrste uzorka i svrhe ispitivanja. Veće brzine mogu se podesiti za ispitivanja zatezanja u svrhu kontrole kvaliteta nego za ispitivanja zatezanja koja se koriste za karakterizaciju materijala.

Neuspeh validnog uzorka

Uzorci koji se polome unutar umetaka ili u prelaznom području od umetaka do neuhvaćenog dela uzorka su nevažeći i moraju se zameniti novim uzorkom kako bi se postiglo najmanje pet validnih rezultata ispitivanja.

Temperaturni opseg

Pošto mehanička svojstva plastike ojačane vlaknima mogu u velikoj meri zavisiti od temperature, pored ispitivanja zatezanja na sobnoj temperaturi, ispitivanja se takođe izvode na niskim i povišenim temperaturama. Ovde, mašina za ispitivanje može biti opremljena temperaturnom komorom za temperaturni opseg od -80 °C do 360 °C.

Uzorci i dimenzije prema ISO 527-4/527-5

l = Ukupna dužina uzorka
L = Raspon između umetaka čeljusti
b = Širina uzorka
h = Debljina FRP laminata
L₀ = Preporučena dužina merača za ekstenziometre (hvataljke ili beskontaktni): Uzorak tipa 4 po standardu ISO 527-4 L₀ = 25 mm, za sve ostale tipove uzoraka navedene gore L₀ = 50 mm

Standardni	Tip uzorka	Šematski dijagram (pojednostavljeno, nije u razmeri)	Aplikacija
ISO 527-4	Tip 1B Veslo		Termoplasti ojačani vlaknima i termoreaktivni materijali ojačani vlaknima kada dođe do prekida u merilu dužine NIJE za višesmerne FRP laminate ojačane kontinuiranim vlaknima
Tip 2 Pravougaoni bez jezičaka		Termoplasti i termoreaktivi ojačani vlaknima
Tip 3* Pravougaoni sa jezičcima		Termoplasti i termoreaktivi ojačani vlaknima
Tip 4** Konusni bez jezičaka		Višesmerne termoplastike ojačane kontinuiranim vlaknima
ISO 527-5	Tip A, tip B ***		Tip A: UD laminat u smeru vlakana (0°) Tip B: UD laminat u poprečnom smeru (90°)

* Za uzorke tipa 3 u ISO 527-4 i uzorke tipa A i B u ISO 527-5, jezičci se postavljaju na obe strane uzorka. Cilj ovih elemenata za primenu sile, koji su obično vezani za laminat koji se ispituje, jeste da smanje koncentracije napona u čeljustima kako bi se izbegli lomovi umetaka (lom na ili u umetcima čeljusti). U tu svrhu, jezičci napravljeni od ±45° GFRP laminata su se dokazali. Uvek se koriste ravni jezičci, dok ASTM D3039 takođe dozvoljava upotrebu lepljenih jezičaka sa uglovima zaobljenja. Mogu se koristiti i drugi elementi za primenu sile, uključujući i one koji nisu lepljeni (npr. abrazivna tkanina ili brusni papir) pod uslovom da se može dokazati da se postižu iste čvrstoće i da nema većeg rasipanja karakterističnih vrednosti.
** Za uzorak tipa 4, nedavno uključen u standard ISO 527-4:2023, koji je namenjen za ispitivanje zatezanja bez jezičaka na višesmernim termoplastičnim pločama ojačanim kontinuiranim vlaknima, rezultati se moraju ponovo izračunati ako se lom dogodi van ravne dužine uzorka L₀ = 25 mm u centru uzorka. Proračun zatezne čvrstoće u vezi sa lomom za uzorak tipa 4 naveden u ISO 527-4 Aneks E je već uključen u unapred konfigurisani program ispitivanja testXpert za ISO 527-4:2023.
*** Uzorci tipova A i B u ISO 527-5 imaju različite debljine laminata i širine uzoraka. Uzorak tipa A, namenjen za ispitivanje zatezanja u pravcu od 0° UD laminata, ima širinu od 15 mm i debljinu laminata od 1 mm. Tip B, s druge strane, namenjen za ispitivanje zatezanja u pravcu od 90° UD laminata, ima širinu od 25 mm i debljinu laminata od 2 mm. Ovo osigurava da sile izmerene u ispitivanju zatezanja pod uglom od 0° nisu previsoke i da su sile izmerene u ispitivanju zatezanja pod uglom od 90° dovoljno velike i stoga se oba tipa uzoraka mogu ispitivati korišćenjem istog ispitnog rasporeda. Ovo geometrijsko podešavanje je neophodno jer UD laminati pokazuju ekstremne razlike u čvrstoći u pravcu vlakana i popreko vlakana.

Automatizovano ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5

Automatizovana ispitivanja zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5 mogu se izvršiti pomoću robotskog sistema za ispitivanje roboTest R. Sistem za ispitivanje može autonomno da ispituje veliki broj kompozitnih uzoraka, što rasterećuje operatere i omogućava im da se fokusiraju na zahtevnije zadatke.

Korisnik samo unapred puni uzorke koji se ispituju u magacin sa stalacima. Nakon početka, prvi korak je merenje debljine i širine uzorka. Identifikacioni kod obezbeđuje jasno praćenje rezultata.

Zatim se vrši ispitivanje zatezanja prema ISO 527-4 i ISO 527-5. Ako je za ispitivanje potrebna određena temperatura uzorka, uzorak se prethodno zagreva u temperaturnoj komori. Nakon lomljenja uzorka, svi preostali ostaci u čeljustima se uklanjaju pomoću klizača. Pored toga, done čeljusti se čisti metlom.

Robotska ruka za automatizovano ispitivanje zatezanja kompozita prema ISO 527-4 ili 527-5

Video za automatizovano ispitivanje zatezanja kompozita prema ISO 527-4/ISO 527-5

Više informacija o ISO 527-4 i ISO 527-5

Da bi se odredila zatezna svojstva na nivou jednog sloja, proizvode se višeslojni kompoziti kod kojih je svaki pojedinačni sloj orijentisan na isti način. To uključuje UD laminate od 0° ili 90° označene u ISO 527-5. U slučaju odgovarajuće orijentisanih višeslojnih tkanih kompozita u ISO 527-4, mehaničke karakteristične vrednosti se takođe navode u smislu pravca osnove i potke.
Pored izvođenja ispitivanja zatezanja u svrhu razvoja materijala, kvalifikacije materijala i osiguranja kvaliteta, karakteristične vrednosti određene na nivou jednog sloja se takođe koriste u projektovanju kompozitnih struktura za analitičke metode proračuna. Koristeći klasičnu teoriju laminata, na primer, elastična svojstva višesmernog višeslojnog kompozita mogu se izračunati iz karakterističnih vrednosti odgovarajućih pojedinačnih slojeva. Vrednosti čvrstoće na nivou jednog sloja koriste se, između ostalog, za izračunavanje kriterijuma otkaza kao što su maksimalni napon, Hashin, Puck ili LaRC.
Pošto mehanička svojstva višeslojnog kompozita zavise od orijentacije pojedinačnih slojeva, svaki višeslojni kompozit sa različitim orijentacijama pojedinačnih slojeva pokazuje različita mehanička svojstva zatezanja. Mehanička svojstva materijala od plastike ojačane vlaknima stoga se otkrivaju tek tokom procesa proizvodnje laminata. Sam proizvodni proces ima značajan uticaj na rezultujuće karakteristične vrednosti. Uticaj proizvodnog procesa na mehanička svojstva laminata od plastike ojačane vlaknima (FRP) se stoga često potvrđuje mehaničkim ispitivanjima.