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聚合物基复合材料落锤冲击试验:仪器与方法解析

 更新时间:2023-11-14 点击量:260

聚合物基复合材料在现代工程和制造领域中广泛应用,因其轻量化、高性能、优越的力学性能和化学稳定性等特点,然而,由于其层间结合性能相对较差,它们在受到冲击负载时容易出现基体开裂、纤维断裂以及界面分层等问题。因此,评估和提高聚合物基复合材料的抗冲击性能变得至关重要。

为了有效评估聚合物基复合材料的抗冲击性能,工程师和研究人员通常采用落锤冲击试验方法。测试中,采用带有半球形冲击头的落锤,施加恒定的冲击载荷于试样上。这一标准测试方法的目的是测定试样在冲击载荷下的损伤尺寸和损伤形式,以评估其抗损伤性能。

因此,本文科准测控小编将深入探讨聚合物基复合材料的抗冲击性能评估方法。我们将深入研究该测试方法的原理、步骤和应用,并探讨如何通过这一方法来提高聚合物基复合材料的性能,以满足不同领域的需求。

一、测试原理

聚合物基复合材料的落锤冲击试验通过让一个具有特定质量的半球形冲击头自由下落,撞击材料试样,以模拟冲击负载情况,从而评估材料的抗冲击性能。

二、测试标准

满足标准D7136/D7136M-20《用于测量纤维增强聚合物基质复合材料对跌落冲击事件的抗损伤性的标准测试方法》

三、测试仪器

1、仪器化落锤冲击试验机

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该设备主要是对各种金属、非金属和复合材料(包括各种增强 塑料、纤维复合材料、陶瓷、尼龙、建筑材料等)进行耐冲击性能检验的检测设备。具有以下性能特点:

1具有电机控制系统,全自动操作,包括冲击高度和锤头重量设定,数据采集等。

2自动化控制功能,避免二次冲击,自动调整锤体位置和检测门状态。

3仪器化落锤冲击试验机实现了材料冲击试验的定量化,可获得冲击力与位移关系,适用于材料断裂性能研究。

4配备高精度传感器,自动采集和分析冲击参数,采样频率高,测量误差低。

5带有自动片材的气动夹持装置。

6高精度提升系统,具备断电保护功能。

7安全的抓脱锤装置,防止意外情况发生。

8)全封闭互锁式试验区间包括碎屑,可选装恒温环境箱以满足高低温试验需求。

2、支撑夹具 - 冲击支撑件

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3、千分尺和卡尺

应用于样品长度,宽度和厚度测量

四、测试流程

1、试样的制备

1)试样形状及尺寸

试样形状及长度、宽度尺寸如图所示试样尺寸公差为士0.25mm

2)试样的厚度

标准样品厚度应为4.06.0 mm

3)层合板的铺层方式

a、单向层合板

单向胶带层压结构应由合适数量的单向层组成,以达到zui接近5.0 mm [0.20 in]的总固化厚度,堆积顺序为[45/0 / -45 / 90] NS,其中N 是一个整数。

b、机织物层合板

层压结构应由合适数量的织物层组成,以达到zui接近5.0mm [0.20英寸]的总固化厚度,堆积顺序为[+ 45 / -45/0/90 ] NS其中N是整数。

c、其他铺层方式

替代堆叠序列使用这种测试方法可以评估使用其他叠层或纤维取向制造的层压板或两者,以评估落锤冲击抗冲击性能。 必须zhi定使用替代堆放序列进行的测试,并记录堆垛序列并报告任何测试结果。

4)试样的数量

每组有效试样不少于5个。

2、操作步骤

1)样品处理:根据需要对样品进行处理。如果测试环境与调理环境不同,将样品储存在有条件的环境中直到测试时间。

2)测量样品尺寸:测量样品的宽度和长度,以及样品厚度。在冲击位置附近的四个位置进行厚度测量,并记录为四次测量的平均值。确保所有尺寸测量准确度在尺寸的1%以内,并以毫米[英寸]为单位记录。

3)冲击器准备:准备冲击器,包括调整半球形撞击头的倾斜角度并添加所需的质量。如冲击器的质量未知或不确定,使用天平或称重秤将其称重至60.5%的精度。将冲击器安装在冲击装置中,并根据需要准备力测量仪器。

4)样品安装:将样品放置在支架固定器中,确保样品相对于切口中心。使用四个橡胶头夹具将样品固定到位,以防止在冲击事件期间反弹。夹头应与样品边缘相距25 mm [1.0英寸]。

5)速度指示器:如有需要,将速度检测器定位在垂直于样品表面3至6 mm [0.13至0.25 in。]之间完成速度测量。

6)冲击高度计算:计算冲击能量和液滴高度。

7)提升冲击器:将冲击器定位在计算出的液滴高度。

8)冲击测试:冲击器冲击试样一次而没有反弹冲击。

9)数据记录:如果使用仪器仪表,连续或间接定期记录力与时间数据,推荐采样率为100 kHz,记录速度指示器光束被每个分支中断的时间。记录试样冲击器接触的开始。

10)凹痕深度测量:使用凹陷深度指示器测量冲击后的凹痕深度。

11)非破坏性检查:使用非破坏性检查(NDI)技术评估冲击力造成的损害程度,确保规格和参数与在冲击之前评估样品的参数一致。

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以上就是小编介绍的聚合物基复合材料落锤冲击试验的内容了,希望可以给大家带来帮助!如果您还想了解更多关于聚合物材料冲击强度的测定、聚合物冲击实验报告、聚合物冲击性能测试、聚合物冲击强度等问题,欢迎您关注我们,也可以给我们私信和留言,科准测控技术团队为您免费解答!