Приспособления для испытания ламината на несущую способность (ASTM D5961, процедуры A, C, D)

Модель № WTF-LB-D5961 (A, C или D) (нержавеющая сталь)

IMG_3131

Рис. 1: ASTM D5961 Конфигурации приспособлений A (вверху в центре), B (справа), C (слева), D (внизу в центре).

Стандарт ASTM D5961 (ссылка 1) включает четыре отдельных метода испытания ламината на несущую способность, обозначенные как процедуры A, B, C и D и показанные на рис. 1. Процедура B фактически является приспособлением для поддержки образца и описана на отдельной странице этого сайта. Остальные три процедуры представляют собой приспособления для штифтовых подшипников, которые будут описаны здесь.

ПРОЦЕДУРА А: ДВОЙНОЕ РАСТЯГИВАЮЩЕЕ НАГРУЖЕНИЕ ПРИ СДВИГЕ

Процедура A в ASTM D5961 предназначена для испытания композитных ламинатов на двойной сдвиг. То есть, штифт в приспособлении пытается вырезать сегмент образца для испытания композитного ламината, создавая две плоскости сдвига в штифте. Стандартный образец для испытаний имеет длину 5,5 дюйма, ширину 1,5 дюйма и толщину в диапазоне от 0,125 до 0,208 дюйма. Используется штифт или крепеж диаметром 1/4 дюйма.

Это простое испытательное приспособление показано на рис. 2. Две половины приспособления разделены распоркой (не предусмотрена) той же толщины, что и испытуемый образец. При желании в качестве прокладки можно использовать кусок того же испытуемого материала. Образец для испытания закрепляется на другом конце приспособления с помощью входящего в комплект штифта из закаленной стали диаметром 1/4 дюйма или, при желании, крепежа с небольшим крутящим моментом (20-30 дюймов-фунт). Поскольку в отверстии для штифта имеется рельефная бобышка, противоположный конец приспособления утолщается на такую же величину, чтобы образец равномерно поддерживался при захвате.

IMG_3133

Рис. 2: Стандартное приспособление ASTM D5961 для процедуры A, слева показано в собранном виде, справа - в разобранном.

Конец приспособления с установленной проставкой зажимается в стандартном клиновом захвате для растяжения. Толщина каждой половины приспособления составляет 0,2 дюйма; таким образом, этот захват должен иметь диапазон открытия, чтобы вместить 0,4 дюйма плюс толщину проставки (образца). Свободный конец образца удерживается во втором растягивающем клиновом захвате.

Растягивающая нагрузка прикладывается до достижения максимальной нагрузки, при этом контролируется как приложенная сила, так и деформация отверстия, как описано в стандарте ASTM.

Иногда заказчику требуется испытание образцов нестандартных размеров, что требует от компании Wyoming Test Fixtures, Inc. разработки и изготовления специального испытательного приспособления. Пример показан на рис. 3.

приспособления для испытания ламината на прочность подшипников_2

Рис. 3: Стандартное приспособление для процедуры А ASTM D5961 (слева) и специальное масштабное приспособление со штифтом диаметром 1/2 дюйма (справа).

Альтернативным вариантом приспособления для испытаний, показанного на рис. 1 и 2, которое также удовлетворяет всем требованиям ASTM D5961, является так называемое приспособление SACMA (см. раздел H-2 настоящего каталога и ссылку 2). Как описано в разделе H-2, приспособление SACMA намного проще в использовании, поскольку держатель образца представляет собой единую деталь, с регулируемыми втулками для приспособления к изменениям толщины образца.

ПРОЦЕДУРА C: ОДНОКРАТНЫЙ СДВИГ, РАСТЯГИВАЮЩАЯ НАГРУЗКА

Процедура C стандарта ASTM D5961 нагружает образец ламинатной опоры на одиночный сдвиг. То есть, при приложении растягивающей нагрузки в нагрузочном штифте образуется одна плоскость сдвига. Приспособление для испытания показано на рис. 4.

IMG_3140

Рис. 4: Стандартное приспособление ASTM D5961 для процедуры C

Образец помещается на правую поверхность испытательного приспособления, выравнивая отверстие в торце образца с отверстием, показанным на приспособлении, вставляется крепеж и слегка затягивается. Можно также использовать штифт. Плоский выступ в верхней части приспособления для испытания захватывается клиновым захватом, и к нижнему концу образца прикладывается растягивающее усилие. Регистрируется максимальное достигнутое усилие и деформация отверстия в образце.

ПРОЦЕДУРА D: ДВОЙНОЙ СДВИГ, НАГРУЗКА НА СЖАТИЕ

 
Процедура D стандарта ASTM D5961 нагружает образец подшипника из ламината двойным сдвигом через крепежный элемент (или штифт) с небольшим усилием. Приспособление показано на рис. 5.

IMG_3141

Рис. 5: Приспособление для испытания ламината на несущую способность Процедура D (ASTM D5961)

Два нижних элемента приспособления раздвигаются, чтобы можно было вставить образец ламинированного композита шириной 1,50 дюйма, совместив отверстие диаметром 1/4 дюйма на конце образца с отверстиями в приспособлении. В отверстие вставляется штифт или крепеж, который затягивается с требуемым усилием. Верхний конец приспособления удерживается в захвате, как и нижний конец образца для испытания. Образец должен быть достаточно коротким, чтобы избежать смятия. Образец длиной 5,5 дюйма указан в стандарте ASTM D5961. Приложенная сжимающая нагрузка вызывает двойной сдвиг как в образце, так и в нагружаемом крепежном элементе (или штифте). Измеряется нагрузка при разрушении и деформация отверстия.

Источник дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D5961/D5961M-13 (2013), "Несущая способность полимерно-матричных композитных ламинатов", Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 1996 году).

2) Рекомендуемый метод SACMA SRM 9-89, "Свойства прочности ориентированных волоконно-резиновых композитов", Поставщики Ассоциации перспективных композитных материалов, Арлингтон, Вирджиния, 1989 (в настоящее время прекращено).