Приспособление для испытания на растяжение с разделенным диском (ASTM D2290)

Модель № WTF-SD (нержавеющая сталь)

split-disk tensiletest fixture_0

Рис. 1: Оригинальное приспособление типа А (в настоящее время снятое с производства) слева и современные приспособления типов А, В и С справа.

Стандарт ASTM D2290 (ссылка 1) первоначально включал три процедуры для испытания кольцевых образцов. В первоначальных процедурах B и C, для образцов из экструдированного и формованного неармированного пластика и экструдированной пластиковой трубы большего диаметра, соответственно, использовались приспособления общего типа, показанные в правой части рис. 1.

Оригинальное приспособление для испытания образцов процедуры А, т.е. кольцевых образцов, армированных параллельными волокнами, показанное в левой части рис. 1, было исключено из стандарта в 2000 году, после того как ответственность за поддержание стандарта была передана от Комитета D-30 по композитам Комитету F-17 по пластиковым трубам.

Тем не менее, данное приспособление для оригинальной процедуры А, хотя и не является стандартом ASTM, по-прежнему используется для испытания композитных колец с нитяной намоткой, и его можно приобрести в компании Wyoming Test Fixtures, Inc.

Хотя этот оригинальный метод испытания по процедуре А был стандартом ASTM с 1964 по 2000 год, его популярность менялась с годами. Одна из критических замечаний заключается в том, что в кольцевом образце при разрыве происходит некоторый изгиб. Это даже отражено в названии стандарта: "Кажущаяся прочность при растяжении обруча ...". Эта потенциальная ошибка подробно анализируется и обсуждается в ссылках 2 и 3. Трение между приспособлением для разъемного диска и кольцевым образцом также является проблемой. Эти эффекты обсуждаются в ссылках 3 и 4. В целом, данный метод испытания все еще считается приемлемым испытанием для однонаправленных (намотанных обручем) композитных колец.

Эти бывшие образцы для процедуры А представляют собой намотанные на обруч кольца контролируемого диаметра, ширины и толщины, т.е. 5,750 дюйма внутреннего диаметра, 0,250 дюйма ширины и 0,060 дюйма толщины, чтобы соответствовать стандартному испытательному приспособлению.

Пересмотренный стандарт ASTM D2290 по-прежнему обозначает процедуры A, B и C. Процедура A теперь используется для испытания труб из армированной термореактивной смолы, процедура B - для термопластичных труб любого размера, а процедура C - для термопластичных труб с номинальным диаметром 4,5 дюйма и более.

Во всех этих пересмотренных процедурах используется одна и та же общая конфигурация приспособления (конфигурация, показанная в правой части рис. 1 и на рис. 2 ниже), причем размер приспособления варьируется в зависимости от конкретного размера образца, представляющего интерес. В определенных пределах образцы различных размеров могут быть испытаны с использованием одних и тех же держателей, путем применения сменных пар разъемных дисков.

split-disk tensiletest fixture_1

Рис. 2: Текущая конфигурация испытательного приспособления, используемая в ASTM D2290.

split-disk tensiletest fixture_2

Рис. 3: Частично разобранное приспособление для испытания на растяжение с разделенными дисками.

Эти различные конфигурации образцов и процедуры испытаний полностью определены в версии ASTM D2290 2012 года (ссылка 1). Подробные сведения об устаревшем приспособлении и образце для испытания колец с нитяной намоткой можно найти в 1992 и более ранних версиях ASTM D2290.

В версии ASTM D2290 2012 года добавлена процедура D для испытания полиэтиленовых труб с номинальным диаметром 14" и более и предпочтительно с толщиной стенки 1" и более. Вместо испытания всего кольца, два сегмента кольца длиной 4" испытываются вместе в специальном приспособлении, полностью определенном в ASTM D2290-12.

Источник дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D2290-12 "Кажущаяся прочность на растяжение кольцевых или трубчатых пластмасс и армированных пластмасс методом разрезного диска", Американское общество по испытаниям и материалам, Западный Консхокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 1964 году).

2) К.Е. Найт-младший, "Анализ отказов метода испытания Split-D", Композитные материалы: Испытания и проектирование (4-я конференция), ASTM STP 617, Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания, 1977, стр. 201-214.

3) С.Х. Юн, В.М. Чо и К.Г. Ким, "Измерение модуля упругости в образце с намотанным кольцом из нити с помощью испытания с разрезным диском". Экспериментальная механика, Январь/февраль 1997 г., стр. 25-28.

4) I.A. Jones, V. Middleton, and M.J. Owen, "Roller-Assisted Variant of the Split Disc Test for Filament-Wound Composites". Композиты, Часть A, Vol. 27A, 1996, pp. 287-294.