Приспособление для испытания прочности изогнутой балки (ASTM D6415)

Модель № WTF-CL (нержавеющая сталь)

приспособление для испытания прочности изогнутой балки_0

Рис. 1: Стандартный образец с приспособлением для испытания и дополнительными адаптерами.

Данный метод испытания может быть использован для определения прочности на межламинарное растяжение однонаправленного композита. В стандарте ASTM D6415 (ссылка 1) указано, что он предназначен для определения прочности изогнутой балки композитного материала, армированного непрерывным волокном.

Образец изогнутой балки состоит из двух прямых ножек, соединенных 90-градусным изгибом с внутренним радиусом 1/4", как показано на рис. 1. Стандартный образец имеет ширину 1" и толщину от 0,1" до 0,5" в зависимости от испытываемого материала и ламината. Растягивающее напряжение вне плоскости (через всю толщину) возникает в изогнутой области образца, когда в образце развивается изгибающий момент при приложении сжимающей нагрузки.

Приспособление без дополнительных адаптеров показано на рис. 2, с установленным более толстым образцом. Образец поддерживается и нагружается цилиндрами диаметром 3/8", установленными на шарикоподшипниках. В верхней и нижней части приспособления имеется резьбовое отверстие 1"-14 UNF для крепления к основанию и траверсе испытательной машины. Другой вид стандартного приспособления показан на рис. 3, чтобы лучше показать его размеры.

IMG_2708

Рис. 2: Стандартное испытательное приспособление с установленным образцом.

IMG_2706

Рис. 3: Стандартное приспособление, показанное с линейкой для масштаба.

Сжимающее усилие прикладывается в режиме контроля перемещения до тех пор, пока в образце не образуется одно или несколько расслоений, как показано на рис. 4, в результате чего приложенное усилие падает. В стандарте ASTM D6415 приведены уравнения, необходимые для расчета прочности образца.

приспособление для испытания на прочность изогнутой балки_3

Рис. 4: Разрушенный образец

На рис. 5 показано специальное приспособление для испытания на прочность изогнутой балки, разработанное с регулируемой длиной опорного и нагрузочного пролетов. Некоторые стандарты, кроме ASTM, определяют другие длины опорных и нагрузочных пролетов, а также другие диаметры опорных и нагрузочных цилиндров. Например, Airbus AITM1-0069 (ссылка 2) варьирует длину пролета и диаметр цилиндра в зависимости от толщины образца, что делает регулируемое приспособление практически обязательным.

приспособление для испытания на прочность изогнутой балки_4

Рис. 5: Специальное приспособление для испытания на прочность изогнутой балки с регулируемыми опорами для образцов и нагрузочными пролетами

Иногда приходится испытывать образцы большой ширины. На рис. 6 показано приспособление с регулируемыми опорами для образцов и нагрузочными пролетами, которое также позволяет испытывать широкие образцы.

Хотя это не является стандартом, приспособление для испытания на угловой изгиб также используется. Приспособление показано на рис. 7.

приспособление для испытания прочности изогнутой балки_5

Рис. 6: Специальное приспособление для широких образцов с регулируемыми пролетами нагрузки и опоры.

приспособление для испытания на прочность изогнутой балки_6

Рис. 7: Приспособление для испытания на угловой изгиб

 Каждая ножка образца изогнутой балки зажимается в приспособлении, которое затем нагружается растяжением через выступающие рычаги, вызывая изгибающий момент наряду с растягивающей нагрузкой.

Источник дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D6415-06 (2013), "Стандартный метод испытания для измерения прочности изогнутой балки армированного волокном полимерно-матричного композита", Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания (впервые опубликован в 1999 году).

 

2) AITM1-0069, выпуск 2, "Определение нагрузки разрушения изогнутой балки", Airbus S.A.S, инженерное управление, Бланьяк, Франция, декабрь 2011 года.