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        聚合物基復合材料落錘沖擊試驗:儀器與方法解析

         更新時間:2023-11-14 點擊量:334

        聚合物基復合材料在現代工程和制造領域中廣泛應用,因其輕量化、高性能、*的力學性能和化學穩定性等特點,然而,由于其層間結合性能相對較差,它們在受到沖擊負載時容易出現基體開裂、纖維斷裂以及界面分層等問題。因此,評估和提高聚合物基復合材料的抗沖擊性能變得至關重要。

        為了有效評估聚合物基復合材料的抗沖擊性能,工程師和研究人員通常采用落錘沖擊試驗方法。測試中,采用帶有半球形沖擊頭的落錘,施加恒定的沖擊載荷于試樣上。這一標準測試方法的目的是測定試樣在沖擊載荷下的損傷尺寸和損傷形式,以評估其抗損傷性能。

        因此,本文科準測控小編將深入探討聚合物基復合材料的抗沖擊性能評估方法。我們將深入研究該測試方法的原理、步驟和應用,并探討如何通過這一方法來提高聚合物基復合材料的性能,以滿足不同領域的需求。

        一、測試原理

        聚合物基復合材料的落錘沖擊試驗通過讓一個具有特定質量的半球形沖擊頭自由下落,撞擊材料試樣,以模擬沖擊負載情況,從而評估材料的抗沖擊性能。

        二、測試標準

        滿足標準D7136/D7136M-20《用于測量纖維增強聚合物基質復合材料對跌落沖擊事件的抗損傷性的標準測試方法》

        三、測試儀器

        1、儀器化落錘沖擊試驗機

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        該設備主要是對各種金屬、非金屬和復合材料(包括各種增強 塑料、纖維復合材料、陶瓷、尼龍、建筑材料等)進行耐沖擊性能檢驗的檢測設備。具有以下性能特點:

        1具有電機控制系統,全自動操作,包括沖擊高度和錘頭重量設定,數據采集等。

        2自動化控制功能,避免二次沖擊,自動調整錘體位置和檢測門狀態。

        3儀器化落錘沖擊試驗機實現了材料沖擊試驗的定量化,可獲得沖擊力與位移關系,適用于材料斷裂性能研究。

        4配備高精度傳感器,自動采集和分析沖擊參數,采樣頻率高,測量誤差低。

        5帶有自動片材的氣動夾持裝置。

        6高精度提升系統,具備斷電保護功能。

        7安全的抓脫錘裝置,防止意外情況發生。

        8)全封閉互鎖式試驗區間包括碎屑,可選裝恒溫環境箱以滿足高低溫試驗需求。

        2、支撐夾具 - 沖擊支撐件

        image.png 

         

         

        3、千分尺和卡尺

        應用于樣品長度,寬度和厚度測量

        四、測試流程

        1、試樣的制備

        1)試樣形狀及尺寸

        試樣形狀及長度、寬度尺寸如圖所示試樣尺寸公差為士0.25mm

        2)試樣的厚度

        標準樣品厚度應為4.06.0 mm

        3)層合板的鋪層方式

        a、單向層合板

        單向膠帶層壓結構應由合適數量的單向層組成,以達到zui接近5.0 mm [0.20 in。]的總固化厚度,堆積順序為[45/0 / -45 / 90] NS,其中N 是一個整數。

        b、機織物層合板

        層壓結構應由合適數量的織物層組成,以達到zui接近5.0mm [0.20英寸]的總固化厚度,堆積順序為[+ 45 / -45/0/90 ] NS其中N是整數。

        c、其他鋪層方式

        替代堆疊序列使用這種測試方法可以評估使用其他疊層或纖維取向制造的層壓板或兩者,以評估落錘沖擊抗沖擊性能。 必須zhi定使用替代堆放序列進行的測試,并記錄堆垛序列并報告任何測試結果。

        4)試樣的數量

        每組有效試樣不少于5個。

        2、操作步驟

        1)樣品處理:根據需要對樣品進行處理。如果測試環境與調理環境不同,將樣品儲存在有條件的環境中直到測試時間。

        2)測量樣品尺寸:測量樣品的寬度和長度,以及樣品厚度。在沖擊位置附近的四個位置進行厚度測量,并記錄為四次測量的平均值。確保所有尺寸測量準確度在尺寸的1%以內,并以毫米[英寸]為單位記錄。

        3)沖擊器準備:準備沖擊器,包括調整半球形撞擊頭的傾斜角度并添加所需的質量。如沖擊器的質量未知或不確定,使用天平或稱重秤將其稱重至60.5%的精度。將沖擊器安裝在沖擊裝置中,并根據需要準備力測量儀器。

        4)樣品安裝:將樣品放置在支架固定器中,確保樣品相對于切口中心。使用四個橡膠頭夾具將樣品固定到位,以防止在沖擊事件期間反彈。夾頭應與樣品邊緣相距25 mm [1.0英寸]。

        5)速度指示器:如有需要,將速度檢測器定位在垂直于樣品表面3至6 mm [0.13至0.25 in。]之間完成速度測量。

        6)沖擊高度計算:計算沖擊能量和液滴高度。

        7)提升沖擊器:將沖擊器定位在計算出的液滴高度。

        8)沖擊測試:沖擊器沖擊試樣一次而沒有反彈沖擊。

        9)數據記錄:如果使用儀器儀表,連續或間接定期記錄力與時間數據,推薦采樣率為100 kHz,記錄速度指示器光束被每個分支中斷的時間。記錄試樣沖擊器接觸的開始。

        10)凹痕深度測量:使用凹陷深度指示器測量沖擊后的凹痕深度。

        11)非破壞性檢查:使用非破壞性檢查(NDI)技術評估沖擊力造成的損害程度,確保規格和參數與在沖擊之前評估樣品的參數一致。

        image.png 

         

        以上就是小編介紹的聚合物基復合材料落錘沖擊試驗的內容了,希望可以給大家帶來幫助!如果您還想了解更多關于聚合物材料沖擊強度的測定、聚合物沖擊實驗報告、聚合物沖擊性能測試、聚合物沖擊強度等問題,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,科準測控技術團隊為您免費解答!

         

         

         

         


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