ГОСТ Р 57041-2016. Композиты полимерные. Метод определения характеристик при изгибе изогнутой балки

Причиной разработки полимерных композитов было стремление существенно снизить вес конструкций и деталей механизмов при сохранении высоких прочностных характеристик. Выполненные из инновационных материалов компоненты должны сопротивляться широкому спектру нагрузок без разрушения и деформационных изменений. Изгиб – один из характерных видов нагружений, способных вызвать деформацию и расслоение пластиковых компонентов.

Влияние изгибающих моментов определяют посредством испытаний, результаты которых необходимы для прогнозов деформационного поведения и распределения возникающих в материале напряжений. ГОСТ Р 57041-2016 устанавливает методики исследования при воздействии эксплуатационных нагрузок на криволинейную балку.

Специфика испытаний ПК по методикам ГОСТа Р 57041-2016

Характерной чертой эксплуатации узлов и деталей из полимерных композитов является возникновение в слоях остаточных напряжений, на которые влияет совокупность факторов. Численные значения напряжений зависят от количества слоев, долевого соотношения компонентов, прочности матрицы и армирующих прослоек. Из-за остаточных напряжений отмечается вспучивание, коробление ПК и, как следствие, падение надежности, разрушение составляющих механизмов под нагрузкой.

ГОСТ Р 57041-2016 регламентирует технологию изучения поведения изогнутых балок из полимерных композитов, армированных тканевыми прослойками или слоями однонаправленных непрерывных волокон. Метод подходит для изучения прочности межслоевых соединений, их способности противостоять растяжению без расслоения компонентов материала.

Образцы для исследований изготавливают в виде деталей с двумя перпендикулярными относительно друг друга прямолинейными полками длиной свыше 90 мм. Указанные прямые участки соединяются плавно изогнутым коленом, у которого внутренний радиус равен 6,4 мм. Толщина исследуемых материалов варьируется от 2 до 12 мм.

Формование экземпляров для тестов производят в прессе, который обеспечивает точность изгиба балки. Допускается использовать штамп в сочетании с пресс-формой. Испытания проводят с использованием специализированного приспособления, передающего изгибающее усилие в 4-х точках.

Последовательность тестирования криволинейной балки на стойкость к изгибу:

• Измерения. Перед исследованиями измеряют ширину балок в 2-х точках в пределах колена. Толщину образцов измеряют в нескольких местах, рассчитывают среднее арифметическое.
• Настройка скорости движения опор. Скорость перемещения опор устанавливают в соответствии с ТУ продукции. При отсутствии сведений в документе, параметр испытаний настраивают так, чтобы на разрушение было затрачено от 1 до 10 мин. Рекомендовано движение опор со скоростью 0,5 мм/мин.
• Установка изгибающего приспособления. В рабочее пространство испытательной машины помещают вспомогательную конструкцию так, чтобы все нагружающие штанги были параллельны.
• Фиксация образца. Каждую балку поочередно располагают в приспособлении так, чтобы она была отцентрирована относительно осей всех нагружающих штанг. Плоскости балки должны соприкасаться со штангами по всей ширине.
• Испытание. Две подвижные траверсы испытательного аппарата передают нагрузку с заданной скоростью. В процессе исследования фиксируют зависимость между прилагаемым усилием и смещением наконечника. Регистрируют максимальную нагрузку, силу приложения и смещение наконечника при разрушении экземпляра.

При передаче изгибающего усилия деформирующийся образец начинает расслаиваться. Лаборанты следят за процессом по боковым граням. При появлении расслоения нагрузка заметно уменьшается. Исследования проводят до момента, в который сила приложения снижается до половины максимальной величины.

Определение характеристик ПК при 4-х точечном изгибе криволинейной балки проводят при комнатной температуре. Испытания при низких и высоких температурах проводят, если это предусмотрено технической документацией на продукцию.

Технические средства для испытаний ПК на 4-хточечный изгиб

Для изучения способности полимерных композитов сопротивляться изгибающим нагрузкам, воздействующим в четырех точках, потребуются:

Компетентные эксперты-консультанты из компании «ГОСТ» дадут обстоятельные ответы на возникшие вопросы, помогут выбрать основное и вспомогательное оборудование для испытаний, оформить заявку.