жилище / Общественная информация

Что такое тест характеристики композиционного материала?

Общие исследования в области механики материалов касаются изотропных материалов равномерного распределения, но в настоящее время существует еще один материал, который все шире используется в инженерных работах и называется композиционным материалом. это материал анизотропии. композиционный материал - это материал с новыми характеристиками, изготовленный из двух или более материалов, обладающих различными свойствами, посредством физических или химических методов, которые обычно обладают более высокими свойствами, чем составы. что характерно для механического поведения композиционного материала и как проявляется анизотропия? как анизотропный материал измеряет свою эластичную константу, каковы механические различия между направлениями расслоения различных волокон и направлениями загрузки, а также по оси и вне осей? для того чтобы облегчить изучение этих вопросов, мы переработали композитный лист, который усиливает материал по одному направлению (как показано на рисунке 1). Поскольку арматура является односторонней, многие сложные вопросы в исследовании композиционных материалов были устранены.


основной материал данного эксперимента - армированный в одностороннем порядке композиционный материал из стекловолокна. модуль упругости стекловолокна составляет от 80 до 85gpa, основа которого - эпоксидная смола, модуль упругости которого составляет от 3 до 5 gpa. отношение объема волокна к эпоксидной смоле около 1; Данное изобретение также предоставляет двухсторонний армированный композиционный материал (ортогональное усиление), двустороннее отношение волокна 18: 14, а также некоторые металлические материалы.


принцип эксперимента и метод тестирования

упругая константа материала является основным параметром, описывающим механические свойства материала. как характерная величина для измерения жесткости и упругой деформации материала, она является очень важным показателем в теоретических расчётах и проектировании. типичный материал, например металл, является изотропным материалом, имеющим две самостоятельные упругие константы, а именно модуль Юнга е и модуль Пуассона у (или модуль сдвига упругости G). С другой стороны, композиционный материал из - за его значительной анизотропии увеличивает независимые константы упругости. для определения константы эластичности композиционного материала испытуемый материал перерабатывается в три образца, волокно и загрузка имеют направление 0, 45 и 90°. деформация в трех направлениях, т.е. и 45 "измерение направления каждого образца с помощью резистора. тензометр каким - то образом соединяется с измерительным мостиком и может считывать сигналы деформации непосредственно из числа статических тензометров в фиксированной точке или автоматически регистрировать данные о нагрузке и деформации через систему сбора данных. экспериментальные данные проходят через линейную регрессию и константа упругости композиционного материала рассчитывается на основе следующего равенства:


координаты определены, как показано на диаграмме 2. деформация при сдвиге связи является механической характеристикой композиционного материала в условиях напряжения от оси. для изучения и измерения связанных сдвигов, в дополнение к направлению 45Ўг, тензометр устанавливается на образец в направлении 0°и 90°. Мы можем понять различия и характеристики двух напряжений в композиционном материале, а именно напряжение вдоль оси (о°, 90°) и напряжение при отрыве от оси (45°), а также измеренную на экспериментальной основе деформацию сдвига в связи.

1. обработка проб

стандартный образец растяжения обрабатывается на композиционной плите с 0°, 45°и 90°c. форма образца показана на рисунке 3. номинальный размер образца составляет толщину t = 2,5 - 5 мм, ширина b = 25 мм, и обе стороны образца подкрепляются алюминиевым или стеклянным стальным листом.

Диаграмма 3


название образца определяется следующим образом:

1. односторонний композиционный материал

образец 0°с расположен в направлении волокна (продольно);

образец на 90°вертикально в направлении волокна (поперечно);

образец с волоконно - оптическим волокном имеет ориентацию на 45°с (отклонение от оси 45°).

2. ортогональная комбинация

образец 0°с расположен в направлении основного волокна (продольный);

образец на 90°С вертикально в направлении основного волокна (поперечно);

образец при 45°с и главный волоконно - оптический волокно имеют угол 45° (45°от оси).


2, тензометрические методы и описание связи

The strain of the specimen is measured by resistance strain gauges. The resistance value of the resistance gauges is 120Q, the sensitivity coefficient K g is 2.08, and the transverse correction coefficient H=1.2%. The resistance gauges are symmetrically pasted on the front and back sides of the specimen, and three resistance gauges are arranged on each side in the directions of 0. (loading direction), 90° (vertical loading direction) and 45° (45° from the loading direction) ε090 and ε45.


для облегчения измерений связи накладки и 14 штырьковых розеток устанавливаются над положением пластины (см. диаграмму 3). верхняя и нижняя штыри розетки соединяются короткими соединениями, используя шесть наборов штырей, соединяющих в каждом направлении по три направления шесть проводов к выступу резистора. при измерении ряд проводов с 14 - штырьковым штепселем, разъем которого соединяется с розеткой, соединяется с 12 проводами, соединяется с каждым из двух соседних проводов и образует 6 выходных проводов, соответствующих трем тензометрам.

Ii. экспериментальные цели:

1, освоение константы эластичности композиционного материала метод испытания.

2. To determine the five elastic constants of composite materials, E1,E2,μ12,μ21 and G12.

3, понимать анизотропные характеристики композиционного материала.

4, понимать механические свойства композиционного материала в разных направлениях волокнистых покрытий и различных направлениях загрузки.

5. to study the relationship between E1,E2,μ12and μ21 in the along-axis properties;

6, изучение явления сдвига связи в процессе загрузки от оси.

7, изучение методов измерения деформации сдвига связи.


экспериментальное оборудование и образцы

универсальный электронный прибор

2, Группа одностороннее усиление

3,0°, 45°и 90°С образца, тензометр сцепления на образце.

4, мультиплексный предварительный усилитель и система сбора данных

5, мультиплексный цифровой статический тензометр;

5.0.02 мм штангенциркуль.


процедура испытаний

испытуемый материал представляет собой одностороннюю армированную композицию, характеристики которой весьма различны в каждом направлении. при установке и загрузке необходимо обеспечивать защиту образца. перед испытанием следует спроектировать данные, необходимые для испытания, точно измерить размер образца и указать максимальную экспериментальную нагрузку Pmax для образца в соответствии с допустимым пределом напряжений и тензометра для испытуемого материала.

1, выбор вычислительной машины

шесть сопротивлений на фронте и на обороте связаны с шестью каналами статического тензометра. каждый канал оснащен четырьмя зажимами, соответственными A, B, C и D. Испытания проводятся в режиме одноплечего измерения, рабочие приборы подключены к A и B, а термокомпенсационные приборы подключены к B и C. Выберите « эксперимент по определению константы упругости» для автоматического входа в интерфейс отображения тестовых сигналов и управления тестером.

в "экспериментальных условиях" переменные свойства каждого канала тензометра устанавливаются как "плечо". перед экспериментом установите нулевую чувствительность каждого канала. Выберите нижнюю скорость, нажмите "начать" медленное нагружение, компьютер автоматически собирает и регистрирует нагрузку, смещение и шесть аварийных сигналов, пока не достигнет максимальной нагрузки эксперимента. Нажмите "конец", чтобы автоматически Остановить загрузку и взятие проб. После завершения эксперимента данные могут быть сохранены в файл данных и скопированы на дискету, данные могут обрабатываться другим программным обеспечением, а также в интерфейс обработки данных для наблюдения за кривой зависимости, если это необходимо, для определения наклонности выбранной кривой и их распечатки.


2, цифровой тензометрический метод считывания

Сначала выберите метод моста, затем в соответствии с установленным методом моста провода тензометра соединяются с мостиком тензометра. пробы загружаются на малой скорости, а затем удаляются на исходную нагрузку. при ступенчатом режиме загрузки регистрируются данные о нагружении и деформации по группам 5 - 10. Выберите оптимальный набор данных и проведите линейную регрессию методом наименьших квадратов, чтобы определить наклон кривой. обратите внимание на выбор соответствующего диапазона нагрузки в пределах максимальной экспериментальной нагрузки Pmax и определение исходной нагрузки P и конечной нагрузки Pyv в зависимости от конкретных условий. Необходимо регулировать скорость загрузки, приближаться к параметрам управления, снижать скорость загрузки и своевременно считывать показания. при регистрации данных всегда проверять линейность приращения деформации. Тестирование должно проводиться по меньшей мере дважды, и если данные являются стабильными и могут повторяться, то результаты тестирования являются удовлетворительными.


Организация тестовых данных

1. обработка данных о нагрузке и осевой деформации каждого образца методом наименьших квадратов, а также данных о осевой и поперечной деформации.

Calculate E1,E2,μ12,μ21和 and G12. for the material under test and analyze the results to discuss whether there is a quantitative relationship between the four constants of E1,E2,μ12and μ21.

по параметрам измеренных материалов модуль упругости стекловолокна E = 85Gpa, модуль упругости эпоксидной смолы E = 5Gpa, модуль упругости волокна и эпоксидной смолы E = 5Gpa.

5GPA и волокна соотносятся с объемом эпоксидной смолы на 1: 1, рассчитывая теоретические значения модулей упругости E и Ez и сопоставляя их с результатами эксперимента, анализируя возможные причины расхождений.

расчет деформации сдвига в связи с односторонними и ортотропными композиционными материалами при P = 2KN и объяснение деформации сдвига

4, связанные сдвиг деформации Yxy можно непосредственно наблюдать или точно определить из экспериментальных данных, экспериментальные значения соответствуют расчетным значениям, а ошибки указывают на то, что?

кривая деформации нарисована на бумаге координат.

5, сравнить композитный материал с общим металлическим материалом, и объяснить волокна, усиливающие характеристики и анизотропию композитного материала.

6, обработать данные, завершить полный отчет эксперимента.