Приспособление для испытания Boeing на сжатие после удара (ASTM D7137)

Модель № WTF-CI (нержавеющая сталь)

IMG_2628

Рис. 1: Собранное приспособление без установленного образца.

Данный метод испытания был принят ASTM в качестве стандарта D7137 (ссылка 1) в мае 2005 года. Сопутствующий стандарт ASTM D7136 (ссылка 2) определяет метод удара по образцу перед проведением испытания на сжатие.

Данное приспособление для испытания на сжатие после удара (CAI) было разработано компанией Boeing, как описано в ссылках 3 и 4. Небольшая модификация приспособления описана в рекомендуемом методе SACMA SRM 2R-94 (ссылка 5). Образец, обычно, но не обязательно, представляет собой квазиизотропный ламинат, имеет длину 6 дюймов, ширину 4 дюйма и толщину около 0,2 дюйма. Стандартное приспособление НАСА, описанное в ссылке 6, определяет более крупный образец и поэтому используется не так часто, как стандартное приспособление Boeing.

Опорное приспособление 3

Рис. 2: Ударный стенд, как описано в ASTM D7136.

Образец для испытания Boeing сначала подвергается удару, как определено в Справке 2, обычно с помощью ударного стенда с падающим грузом, как показано на рис. 2. Ударный стенд можно приобрести под номером модели WTF-IS.

Затем образец с ударом подвергается компрессионной нагрузке до разрушения в приспособлении, показанном на рис. 1. Образец просто поддерживается по всем четырем краям, при этом приспособление регулируется, на что указывает большое количество винтов с внутренним шестигранником, чтобы приспособить небольшие изменения в ширине и толщине образца. Верхняя (нагрузочная) пластина, которая не прикреплена непосредственно к нижней части приспособления, скользит по верхнему краю образца для испытания, обеспечивая простую поддержку этого четвертого края. Боковые направляющие достаточно короткие, чтобы обеспечить зазор между боковыми направляющими и верхней плитой во время испытания на сжатие. Собранное приспособление с установленным образцом размещается без ограничений на плоском основании испытательной машины, при этом сжимающая нагрузка прикладывается непосредственно к верхней плите с помощью пластины в траверсе испытательной машины.

IMG_2634

Рис. 3: Частично собранное приспособление со снятой нагрузочной плитой.

Поскольку ламинат является квазиизотропным или чем-то подобным и, таким образом, не имеет высокой врожденной прочности на сжатие и, кроме того, обычно ослаблен предшествующей ударной нагрузкой, он может быть подвергнут краевой нагрузке без разрушения, даже если он нетаблирован.

На рис. 4 для сравнения показана версия приспособления для испытания на сжатие после удара, разработанная компанией Airbus Industries. Более подробная информация приведена в разделе продукции на этом веб-сайте. Винты предназначены для принудительного прижатия верхней, нижней и боковых пластин к образцу испытания, обеспечивая положительное усилие зажима по всем четырем сторонам образца. Однако эффективные граничные условия для образца остаются "просто поддерживаемыми", как и для приспособления Боинга. Образец имеет тот же размер, что и образец, используемый в приспособлении Boeing. Хотя стойки приспособления не регулируются по ширине, как в приспособлении Boeing, это не является проблемой, поскольку стандартный образец в любом случае должен быть определенного размера.

IMG_3107

Рис. 4 Приспособление для испытания на сжатие после удара Airbus Industries.

Также могут быть изготовлены специальные приспособления для испытания на сжатие после удара. На рисунке 5 показан один из таких примеров. На переднем плане - стандартное приспособление компании Boeing. На заднем плане - специально разработанное приспособление, способное испытывать образцы высотой 6 или 10,5 дюйма и шириной 4, 8,5 или 10,5 дюйма. Еще одно специальное приспособление CAI показано на рис. 6 и 7. Это приспособление предназначено для испытания высоких и узких образцов.

приспособление для испытания на сжатие после удара боинг_3

       Рис. 5: Специальное крупногабаритное приспособление для испытания на послеударное сжатие на заднем плане и приспособление стандартного размера Boeing на переднем плане.

приспособление для испытания на сжатие после удара боинг_4

Рис. 6: Еще одно специальное крупногабаритное приспособление для испытания на послеударное сжатие на заднем плане показано с приспособлением Boeing стандартного размера на переднем плане.

SmallWithComponents

Рис. 7: Специальное приспособление CAI показано в минимальной конфигурации с дополнительными компонентами. Это приспособление предназначено для испытания образцов размером 4 x 6 дюймов, 6 x 8,5 дюймов и 8,5 x 10,5 дюймов с максимальной толщиной 1,25 дюйма.

NEW_IMG_3014

Рис. 8: Еще одна крупномасштабная версия приспособления CAI

Источники дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D7137-12 (2012), "Стандартный метод испытания на сжатие остаточной прочности поврежденных полимерно-матричных композитных пластин", Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 2005 году).

2) Стандарт ASTM D7136-12 (2012), "Стандартный метод испытания для измерения сопротивления повреждению композита с полимерной матрицей, армированной волокном, при динамическом ударе", Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 2005 году).

3) Стандарт поддержки спецификаций компании Boeing BSS 7260, "Расширенные испытания композитов на сжатие", компания Boeing, Сиэтл, Вашингтон (первоначально выпущен в феврале 1982 года, пересмотрен в декабре 1988 года).

4) Документ компании Boeing D888-10026, "Методы испытаний перспективных композитов, редакция А, раздел 7.4, компания Boeing, Сиэтл, Вашингтон, январь 1996 года.

5) Рекомендуемый метод SACMA SRM 2R-94, "Свойства сжатия после удара композитов из ориентированного волокна с резинкой", Поставщики Ассоциации перспективных композитных материалов, Арлингтон, Вирджиния, 1994.

6) Справочная публикация НАСА 1092, "Стандартные испытания композитных материалов из упрочненной смолы", Исследовательский центр НАСА-Лэнгли, Хэмптон, Вирджиния, пересмотренное издание, июль 1983 года.