Уникальный набор свойств полимерных композитов – результат совмещения в одном искусственно созданном материале двух и более составляющих с отличающимися свойствами. Соединение полимерной матрицы с высокопрочными армирующими волокнами улучшило эксплуатационные и технологические характеристики. Варьирование матрицы и армирующих элементов предоставило возможность производить конструкционные материалы с заданными параметрами, адаптировать изделия к эксплуатационной специфике.
Однако эксплуатационные свойства полимерного композита зависят от механической связи использованных в производстве компонентов. Важна прочность границы раздела между матрицей и армированием, параметры которой определяются посредством исследований устойчивости к сдвигу .
Виды испытаний ПКМ на противостояние сдвиговым воздействиям
Механическое поведение композиционного материала определено комплексом свойств, в котором качества исходных составляющих дополнены усиленными прочностными характеристиками. Именно благодаря границе раздела между связующим веществом и армированием оптимизирована устойчивость к формированию трещин. В отличие от металлических сплавов повышение параметров статической прочности не способствует росту хрупкости, а усиливает ударную вязкость.
При недостаточной прочности сцепления матрицы с армирующей составляющей композитный материал расслаивается из-за анизотропии свойств. Обеспечение механической совместимости способствует улучшению передачи напряжения через границы раздела и увеличивает срок эксплуатации. Благодаря прочному сцеплению компонентов ПКМ сохраняет целостность при сдвиге, кручении и изгибе.
Примеры документов, излагающих методы определения предела прочности полимерных композитов и выполненных из них изделий при межслойном сдвиге:
- ГОСТ Р 57207-2016. Технология предназначена для измерения предельной величины деформации сдвига, определения значения прочности и модуля при сдвиговой нагрузке ПКМ с армированием непрерывными или дискретными волокнами. Прочность при сдвиге определяют перекашиванием образцов с симметричными V-образными надрезами, расположенными на длинных сторонах прямоугольника. Образец закрепляют в захватах так, чтобы подвергаемая исследованиям зона образца, находящаяся между вершинами надрезов, была параллельна оси приложения испытательной нагрузки.
- ГОСТ Р 56786-2015. Методика разработана для изучения прочности на сдвиг ПКМ с хаотичным расположением волокнистого армирования. Прикладывается сжимающая нагрузка. В исследованиях используют образцы с 2-мя пропилами, заглубленными в толщу материала так, чтобы захватить центральный слой армирования и смежные с ним слои. Образцы сжимают до разрушения, регистрируют приложенное усилие.
- ГОСТ Р 57860-2017. Способ определения прочности при сдвиге распространяется на жесткие и полужесткие ПКМ толщиной 1,3 – 13,0 мм. Испытания проводят посредством вдавливания пуансона в образцы из термопластов или реактопластов до полного отделения вдавливаемого участка от закрепленной в зажимах основы.
- ГОСТ Р 56799-2015. Метод предназначен для расчетов модулей сдвига, определения величин напряжения и пределов прочности при сдвиге слоистых ПКМ. Испытания проводят с применением специализированной конструкции, позволяющей проводить измерения в 6-ти различных направлениях. Приспособление используется для локализации участка сдвига в пространстве между V-образными надрезами.
- ГОСТ 32659-2014. Регламент устанавливает правила определения кажущегося предела прочности всех разновидностей ПКМ при сдвиге. Испытания предполагают формирование сложнонапряженного состояния с воздействием растягивающей нагрузкой в 3-х точках до разрушения образцов по касательным напряжения.
- ГОСТ 33843-2016. Методика предназначена для тестирования ПКМ с целью определения модуля сдвига посредством кручения образца в плоскости. Для испытаний композитов с матрицей из реактопластов или термопластов с волокнистым армированием используется конфигурация из 2-х опор и 2-х нагружающих наконечников. Вспомогательные принадлежности располагают по краям диагоналей прямоугольных образцов. Такая схема позволяет измерять величину упругой деформации и регистрировать значения нагрузки.
Сдвиговые свойства ПКМ исследуют в атмосферных условиях, соответствующих предписаниям НД или ТУ продукции. Если в документации нет указаний, следуют требованиям ГОСТ 12423. Для испытанийвоссоздают условия с параметрами, близкими к эксплуатационным показателям.
Технические средства для исследования сдвиговых свойств ПКМ
Для получения численных показателей сдвиговых свойств полимерных композитов понадобятся:
Работающие в компании «ГОСТ» эксперты обстоятельно проконсультируют по техническим аспектам, помогут подобрать основное оборудование и сопутствующие атрибуты для исследований, посодействуют с оформлением заказа.
