测试复合材料
复合材料由粘合在一起的两种或两种以上的材料组成。这种材料组合产生了非常特殊的材料性能,例如在特定方向上的刚度和强度,同时将重量保持在最低限度,并为新的应用领域打开了大门。
纤维复合材料在许多不同的产品中找到了新的用途,这反过来增加了纤维复合材料的重要性复合材料测试.飞机,包括空客A380和A350,或波音787是目前民用航空领域使用高比例碳纤维复合材料的例子。宝马I3和I8汽车的底盘完全由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制成,这种材料非常轻,可以由两个人携带。在赛车中,纤维复合材料作为标准材料已经有一段时间了。各种类型的复合材料也用于大型风力涡轮机的叶片。单向纤维复合材料吸收离心力,外表面采用多向纤维复合材料,整体结构设计为核心复合材料。复合材料也用于医疗行业,例如,在假体中,以及在建筑行业中作为桥梁和立面工程的多面材料。
复合测试需求
各种复合材料被用于技术应用,如
- 玻璃纤维增强塑料(GFRP)
- 碳纤维增强塑料(CFRP)
- 酰胺纤维增强塑料(AFRP)
- 天然纤维增强塑料(NFRP)
纤维复合材料由长丝或短纤维组成,例如粗纱织物,作为基质,确保粘结强度。
特征轮廓,以及纤维和基质材料的选择,基本上是由纤维在纺织织物中的取向决定的。在测试技术中,对单向层合板和多向层合板进行了区分。
材料测试通常涉及标准定义的试样的个别载荷情况。由于特性在很大程度上依赖于方向,不同的加载类型应用于不同的试样采样,例如平行或垂直于纤维方向。
除了国际标准(ISO)外,这些测试还在各种国家和地区标准(ASTM, EN和DIN)以及公司标准(空客AITM和波音BSS)中进行了描述。这导致了170多个标准的范围,描述了大约20种通用测试方法。
组件、结构部分和完整结构的测试应用的载荷反映了在实际应用中发生的载荷。强度、能耗(碰撞)、材料疲劳和使用寿命评估是重点。
由于纤维的方向性和剪切敏感性,测试载荷必须精确地施加在预期的方向上。轴向误差被描述为不对中,并受到狭窄的限制。为了测量偏差,ZwickRoell使用了特殊的测量设备,这与试样的形状和尺寸相对应。试验机的测试轴与机械对准夹具对准。
复合材料模块化测试系统
具有相应高吞吐率的大型测试实验室对单个测试方法使用多个不同的大型测试机器,以最大限度地减少重建所涉及的时间和成本。标准化测试方法可分为以下力范围:
- 1千牛以下的力:弯曲试验、能量释放率、单丝拉伸试验
- 10kn以下力:IPS、ILSS、v型切口等剪切试验,长丝拉伸试验,UD 90°拉伸试验,厚度方向拉伸试验
- 力高达100 kN UD 0°拉伸试验,较小层压厚度的MD拉伸试验,压缩测试符合ISO, ASTM和EN标准,缺口压缩测试,轴承压力测试
- 力超过100千牛:根据空客标准进行相应层压厚度的拉伸和压缩测试,冲击后压缩
如果吞吐率不高或不够一致,投资多台测试机器是有意义的,另一种选择是装备一台测试机器,这样就可以用最少的重建工作执行尽可能多的测试方法。
ZwickRoell开发了机电和伺服液压试验机的模块化试验机概念,以满足这些不同的需求。这种模块化系统的优势是显而易见的:所有夹具和工具、引伸计、软件、任何保护玻璃和温度室都是模块化的,并且设计为一起工作。此外,该系统也为下一代做好了准备,因为所有组件都可以进行改造。