ГОСТ Р 56799-2015 Композиты полимерные. Метод определения механических характеристик при сдвиге на образцах с V-образными надрезами

Специфическая структура композитов включает два или более материала, отличающихся по механическим свойствам, фазовому состоянию, химическому составу. Между совмещенными составляющими имеется своеобразная граница раздела, из-за которой уязвимым качеством ПКМ признана низкая прочность на сдвиг. От силы физической связи в граничной плоскости зависят сдвиговые свойства и рабочий ресурс искусственного объединения полимерной матрицы с армирующими компонентами.

ГОСТ Р 56799-2015 устанавливает правила испытаний с имитацией характерных эксплуатационных нагружений, позволяющих оценить степень связи между матрицей и системой армирования полимерных композитов.

Определение сдвиговых свойств ПКМ по технологии ГОСТа Р 56799-2015

Документ излагает методику испытаний, разработанную для тестирования композитов с армированием, выполненным непрерывными или рублеными синтетическими волокнами. Испытания предусматривают приложение изгибающей нагрузки к образцам, у которых две противоположные стороны по центру снабжены симметричными V-образными надрезами. По результатам определяют величину максимального напряжения, повлекшего разрушение образца, предельную прочность, вычисляют модуль сдвига.

Технология сопряжена с использованием особого приспособления, с помощью которого деформация сдвига локализуется на участке образца, который расположен в промежутке между вершинами надрезов. Вспомогательная конструкция позволяет фиксировать исследуемый экземпляр в 4-х точках, обеспечивает центровку и точность совмещения вершин надрезов с осью прилагаемого усилия. Использование приспособления позволяет прикладывать нагрузку в 6-ти плоскостях.

Образцы для испытаний изготавливают в соответствии с направлением прилагаемой нагрузки и ориентацией слоев композиционного материала. Во время их подготовки учитывают тип изучаемых сдвиговых свойств: плоскостные или межслойные характеристики подлежат определению. От типа исследуемых свойств на сдвиг зависит технология изготовления образцов, варианты которых установлены документом.

ГОСТ Р 56799-2015 регламентирует проведение испытаний в следующем порядке:

• Кондиционирование. Образцы из полимерных композитов не нуждаются в процедуре, если условия для кондиционирования не указаны в программе испытаний. Если условия указаны, требования соблюдают. Если указана необходимость в проведении, но не обозначены параметры, ориентируются на требования ГОСТ 12423.
• Измерения. Перед тестированием ширину и толщину исследуемых экземпляров измеряют с помощью штангенциркуля и толщиномера в центральной части образцов, расположенной между надрезами.
• Обеспечение атмосферных условий. Температура и влажность в помещении должны соответствовать требованиям, указанным в ТУ материала или в НД. Если есть требования для проведения исследований в низко- или высокотемпературной среде, используют специализированное климатическое оборудование, а для контроля температуры на образцах устанавливают термопары. При отсутствии указаний тестируют в нормальных условиях.
• Установка и калибровка экстензометров. Датчики, предназначенные для фиксации деформационных изменений, устанавливают в зоне между надрезами образцов. Располагают в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях так, чтобы оси тензометров располагались под углами по 45º к оси прилагаемого усилия. Приборы подключают и калибруют.
• Фиксация образца в приспособлении. Образец закрепляют в приспособлении так, чтобы ось, соединяющая вершины надрезов, совпадала с осью воздействия нагрузкой. После фиксации экземпляров во вспомогательной конструкции контролируют соосность с помощью центрующей планки.
• Настройка. Рекомендовано испытывать ПКМ с управлением по деформациям. Оптимальная скорость деформирования равна 0,001 мин^-1. Скорость нагружения подбирают так, чтобы продолжительность теста составляла от 1 – 10 мин. Активный захват должен двигаться со скоростью 2 мм/мин.
• Проведение испытаний. Нагрузка передается через приспособление с постоянной скоростью до разрушения ПКМ под воздействием сдвиговых напряжений или до момента достижения 5 % деформации сдвига. В обоих случаях регистрируют значение максимального усилия. Разрушенный экземпляр осматривают, в протоколе испытаний указывают характер повреждений.

Параллельно с регистрацией показаний автоматически строится диаграмма зависимости величины деформации от значений нагрузки. Для испытаний при нестандартных температурах в протоколах указывают период нагрева и охлаждения образцов. Если эти сведения не содержатся в НД, то нагревают или охлаждают с расчетом, что на 1 мм толщины ПКМ необходимо не менее 20 мин.

Основные технические средства для сдвиговых испытаний композитов

Лабораторные исследования по методике ГОСТа Р 56799-2015 проводят с использованием следующих установок и вспомогательных средств:

Компетентные менеджеры компании «ГОСТ», профессионально соответствующие уровню экспертов, обстоятельно проконсультируют, помогут выбрать основное и дополнительное оборудование для испытаний, подскажут, как оформить заявку.