Die Autoren danken Schicksal Garcia, Serena Ferraro, Erik Quiroz und Steven Kern (Advanced Composites Research, Engineering and Science Labor) für ihre Hilfe bei der Entwicklung und Herstellung der Testaufbau. Shawn Malone, Michael Akahori, David Kehlet (Engineering Fertigung Lab) sind bekannt für ihre Anregungen und Unterstützung bei der Bearbeitung anerkannt. Die Unterstützung durch die National Science Foundation (kollaborative Zuschuss CMMI-1.265.691 und dessen Ergänzung REU) und dem Office of Naval Research (N00014-13-1-0604 A. Muliana, Texas &amp; M University (Principal Investigator) und V. La Saponara von Programmdirektor Yapa Rajapakse verwaltet) ist herzlich willkommen.

1. Laden der Proben <ol><li> Heben Sie den Deckel des Tanks und ruhen sie auf die Seitenstützen (Bild 4). </li><li> Platzieren der Probe in dem U-Bolzen, und sicherzustellen, dass die Querstange einen Kontakt in der Mitte der Probe. </li><li> Ruhen die Enden der Probe auf dem Aluminiumträger vom Deckel hängt. Die Enden der Proben sollte 5-10 mm Überhang. </li><li> Die Schritte 1,2-1,4 für alle Proben, die getestet werden soll. </li><li> Entfernen Sie den Deckel unterstützt, unteren Deckel, und stellen Sie sicher, dass der Deckel an der Lippe des Behälters sitzt. </li><li> Tragen Sie die gewünschte Kraft durch zusätzliches Gewicht auf die Stahlstange neben der äußeren Riemenscheibe. </li></ol> 2. Mess Hubraum <ol><li> Stellen Sie sicher, dass die Zeichenfolge Potentiometer Linie straff gespannt. </li><li> Mit einem digitalen Multimeter den Widerstand über den äußeren Pins der Potentiometer (Bild 3), mit schwarzen Pin 1 und rot auf Pin 3,und notieren Sie den Messwert. </li><li> Wandeln die Widerstandsmessung in einen Verschiebungslese durch Berechnen der Kalibrierungsfaktor (in diesem Fall entspricht 1 kW zu einem 64,895 mm Verdrängung). </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,1-2,3 für jede Probe. </li></ol> 3. Wiegen der Proben <ol><li> Vor Beginn der Wägung, notieren Sie die Verschiebungsdaten und bereiten einen Zwischenhaltekammer mit der Prüfflüssigkeit bei RT gefüllt, nach ASTM D5229 31 oder die entsprechende Prüfnorm. </li><li> Entfernen Sie die Schlitzgewichte von den Enden der Stahlseile. </li><li> Heben Sie den Deckel des Tanks und ruhen sie auf die Seitenstützen. </li><li> Entfernen Sie die Probe und legen Sie sie in die vorbereitete Zwischenhaltekammer. Wiederholen Sie diesen Schritt für alle Proben. </li><li> Entfernen Sie die Proben und trocknen Sie sie einzeln mit einem Mikrofasertuch, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen. </li><li> Das Objekt auf einer Hochpräzisionswaage und notieren Sie die Daten reading. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3,5-3,6 für alle Proben und folgen Sie dann Protokoll Schritt 1. </li></ol>

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S., Dulieu-Barton, J. M., Shenoi, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+hygrothermal+ageing+effects+in+sandwich+construction+joints+using+thermoelastic+stress+analysis.">Determination of hygrothermal ageing effects in sandwich construction joints using thermoelastic stress analysis.</a> Compos Sci Technol. 63, 211-223 (2003).</li><li>Jeon, J., Muliana, A., La Saponara, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+stress+and+deformation+analyses+in+fiber+reinforced+polymer+composites+undergoing+heat+conduction+and+mechanical+loading.">Thermal stress and deformation analyses in fiber reinforced polymer composites undergoing heat conduction and mechanical loading.</a> Compos. Struct. 111, 31-44 (2014).</li><li>Muliana, A. H., Rajagopal, K. 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H., Sawant, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+Responses+of+Polymer+Composites+with+Temperature+and+Time+Dependent+Constituents.">Viscoelastic Responses of Polymer Composites with Temperature and Time Dependent Constituents.</a> Acta Mech. 204, 155-173 (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Test+Method+for+Moisture+Absorption+Properties+and+Equilibrium+Conditioning+of+Polymer.">Standard Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer.</a> Matrix Composite Materials. ASTM International. , (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Aus den erfaßten Daten kann gesehen werden, dass das gleichzeitige Prüfszenario hat Einfluss auf die Haltbarkeit der geschlossenzelligen Polyurethanschaumproben. Dies kann durch Vergleichen der signifikant unterschiedlichen Verschiebungen (Abbildung 5) und Restlasten zum Versagen (Figur 6) von trockenen Proben ersichtlich ist, Fig. 7 zeigt Bilder der Proben nach den Restfestigkeitstests. Es sollte auch beachtet werden, dass, während die Verschiebung der trockenen Pro...

Polymeren und faserverstärkten Polymer (FRP) wurden in einer Vielzahl von Ingenieurbauwerken verabschiedet, die von Luft- und Raumfahrzeugen, Marineschiffe, zivile Infrastruktur, (siehe Beispiele Rezensionen Katnam et al. 1, 2 Hollaway, Mouritz et al . 3), Autos und Züge, Rotorblätter, um Prothesen und Biomaterialien für Nahtmaterial und Implantate. Haltbarkeit dieser Materialien &quot;wird durch komplexe Service-Szenarien, die eine Kombination von a enthalten kann) thermo-mechanischer Belastung, zB Frost-Tau-Zyklen in zivile Infrastruktur 4, Subsonic / Schallflug Profile 5, tragen in Metallrücken Polyethylen betroffen 6) ; b) Abbau aufgrund von ökologischen und chemischen Mitteln, zum Beispiel Meerwasser, Enteisung, Hydraulikflüssigkeit für die Luftfahrt und Marinestrukturen 7-10, Abbau von Polymethylmethacrylat Dentalkomposite durch Speichel 11; c) komplexe interactions von Materialien befestigt oder Klebeverbindungen, beispielsweise galvanische Korrosion und Ablösung zwischen verschiedenen Materialien, ob in einem Carbon / Fiber-Patch-Reparatur auf einem Flugzeugaluminiumhaut oder einem Kohlenstoff / PEEK Knochenplatte aus Edelstahl 12 befestigt. Es ist leider beschränkt Kenntnis der Auswirkungen der gleichzeitigen In-Service Stimuli auf die langfristige Haltbarkeit dieser Materialien. Die meisten Polymere können als viskoelastische Materialien klassifiziert werden. Mechanischen Belastungen und Umweltbedingungen signifikant beeinflussen die viskoelastischen Reaktion von Polymeren. Daher sollten zuverlässige Modelle für Langzeitverhalten dieser Materialien &quot;in der Lage, zeitabhängige Reaktionen gekoppelt hygrothermischen, mechanische, chemische Reize integrieren. Dies wiederum wird zu verbessern Design Vorhersagen, Sicherheit und zustandsorientierte Instandhaltung / Austausch-Protokolle. Es gibt eine umfangreiche Literatur Körper auf experimentellen Tests an hygrothermischen WirkungenBeispiels hygrothermischen Diffusionstests: wenn das Ausmaß der Proben ermöglicht es, die Materialproben können in einer Kammer an gewünschte Feuchtigkeit und Temperatur angeordnet werden. Die Proben werden periodisch entnommen, um ihre Masse und / oder Volumenänderungen für eine gegebene Zeitdauer von Wochen bis Jahren 10,13-17 messen. Die Hygrothermalprüfung kann durch mechanische Prüfung, dh die statische Rest / Ermüdungsfestigkeit / Bruchmechanik-17-19, die nur gibt Informationen über die Wirkung der hygrothermischen Stimulus auf die mechanischen Reaktionen der Materialien zu beachten. Testdaten können auf Diffusionsmodelle unterschiedlicher Komplexität, von einfachen Fickschen Diffusions für Modelle, die die Abhängigkeit von Konzentration, Druck, Temperatur, reversible physikalische Alterung / Plastifizierung und irreversible chemische Reaktionen umfassen ausgestattet werden. Dieses experimentelle Ausgangs kann ferner in Strukturanalysen eingearbeitet werden. Nur wenige Autoren haben die Auswirkungen der gleichzeitigen hy angesprochengrothermal und mechanische Reize. Unter den forschen FRP Verbundwerkstoffe, Neumann und Garom 20 eingetaucht betonten und unbetonten Proben in destilliertem Wasser. Stress wurde durch die Positionierung der Proben komprimierte Edelstahlfedern aufgebracht, Abstimmung der Last durch unterschiedliche Federsteifigkeiten und Druckbelastungen. Ein ähnliches Verfahren wird von Wan et al. 21 ausgewiesen. Helbling und Karbhari 22 beschäftigte Biegevorrichtung innerhalb einer Klimakammer für unterschiedliche relative Luftfeuchtigkeit Prozent (RH%) und Temperaturniveaus. Die vorkonditionierten Proben wurden zu einer gegebenen Biegebeanspruchungsniveau ausgesetzt, entsprechend einem Anteil der statischen Zugbruchdehnung für diesen Verbundstoff. Kasturiarachchi und Pritchard 23 bereitete ein Edelstahl 4-Punkt-Biegevorrichtung (eine pro Probe), die auf einem Regal in einem großen Glas Exsikkator positioniert wurde. Der Exsikkator wurde teilweise mit destilliertem Wasser gefüllt, hatten kleine Lecks, die bu verhindernildup von Druck, und wurde in einer Feuchtigkeitskammer bei 95% relativer Feuchtigkeit gelegt. Gellert und Turley 7 untersucht marine-grade FRP zusammengesetzte Proben für ihre Haltbarkeit unter kombinierter Kriechbeanspruchung und 100% rF. Ihre Proben wurden in 4-Punkt-Biegung bei einer konstanten Belastung von 20% der Ausfall statischen Biegebelastung belastet ist, und unter in Meerwasser eingetaucht. Die Kriechbiegung wurde periodisch unter Verwendung einer Fühlerlehre zwischen der äußeren Oberfläche des Trägers in der mittleren Querschnitt und einer Glasplatte erworben (es wird angenommen, dass eine solche Messung wurde außerhalb der Kammer durchgeführt wird). Abdel-Magid et al. 24 angeordneten Proben von Glas / Epoxid in einer Invar Umwelt Befestigung gibt, die von der NASA Langley bereitgestellt wurde, als die Proben unter Zug entlang der Faserrichtung belastet, bei 20% des letztendlichen Axialkraft. Ellyin und Rohrbarcher 25 lief hygrothermischen Tests für bis zu 140 Tage, und dann untersucht die Proben in Müdigkeit auf einer hydraulischen Prüfmaschine. Die Probes wurden in einer feuchten Gaze mit einem Rohr und einer Wasserversorgung verbunden gewickelt. Earl et al. 26 positioniert ihre Ladevorrichtung und die Proben in einer großen Klimakammer (5,5 m 3). Wie in vielen experimentellen Studien diskutiert, die Umweltbedingungen beeinflusst der Polymere mechanischen Eigenschaften und Reaktionen. Einige begrenzte Versuche zeigen auch, dass das Vorhandensein von mechanischen Spannung / Dehnung beeinflusst die Diffusion in den Polymeren. Daher, um das Verständnis für die Gesamtleistung der Materialien auf Polymerbasis unter mechanische und nicht-mechanische Effekte zu verstärken, besteht eine Notwendigkeit für die gleichzeitige Prüfung. Es gab mehrere Ziele hinter der Konstruktion der Testplattform in diesem Papier diskutiert. Erstens ist die Plattform ein Teil der Versuchsanordnung in einer mehrjährigen Untersuchung auf der Hygrothermogeber-mechanischen Verhaltens von verschiedenen Arten von FRP Sandwich-Verbundwerkstoffen für Windkraftanlage einnd Marine Engineering-Anwendungen. Die Testdaten werden verwendet, um die Parameter in der viskoelastischen Materialgleichungen für die Polymerverbund kalibrieren. Die konstitutive Modelle basieren auf dem im Laufe der Jahre durch Muliana und Mitarbeiter 27-30 entwickelt Arbeit. Das zweite Ziel war es, eine preiswerte und benutzerfreundliche Testplattform, beispielsweise eine, die leicht in einem Labor (zB Massenmessungen verlagert werden könnte, zu einer Skala oder an die Quelle des Fluids, beispielsweise eines kommenden haben von einem Hahn, einem Abzug oder einem brennbaren Schrank). Das dritte Ziel war es, eine Testplattform, die gegenüber einer Reihe von Chemikalien, die üblicherweise im Betrieb verwendet werden (insbesondere Hydraulikflüssigkeit, Enteisung, Reinigungsmittel für Anwendungen in der Luftfahrt, 8-10) ist, wodurch Proben konnten mit solchen Chemikalien eingetaucht werden erstellen und ihre Haltbarkeit konnte beurteilt werden. Die Kammer (1) mit hoher Dichte konstruiert polyethylene, die eine hohe chemische Beständigkeit. Wie oben erwähnt, wird erwartet, dass zukünftige Arbeiten umfassen Hygrothermogeber mechanische Untersuchung von Kompositen in Hydraulikfluid eingetaucht ist, Enteisen, Reinigungslösungen. Da die thermische Regulierung ist ein wesentlicher Aspekt des Tests wurde expandierter Polystyrolschaum, um die Seiten des Behälters zu passen und an der Stelle mit dem Band und dem Stahlrahmen selbst befestigt ist, um einen Wärmeaustausch mit der Umgebung zu verhindern. Der Deckel der Kammer (2) aus transparentem, 9,525 mm dicken Polycarbonat hergestellt, so dass die Nutzer, die Proben während der Prüfung, ohne den Test stören beobachten. Der Deckel wird durch die Al-T-Balken, die bearbeitet werden, um unter den Ober Klammern an den Seiten des Behälters gleiten waren gesichert. Biegen in den Proben durch drei Aluminiumblöcke, die von dem Deckel nach unten hängen und durch Schlitze in dem Deckel befestigt erlassen. Die drei Blöcke sind bis zu vier specimens auf einmal geprüft werden, während die Deckelschlitze erlauben je nach der Länge der Proben der Blockabstand angepasst werden. Jeder Block ist an dem Kontaktrand zu einem Durchmesser von 12,7 mm abgerundet, unter Einhaltung der Norm ASTM D790-10. Die Proben werden unter zwei von den drei Blöcken angeordnet sind, mit einer nach oben gerichteten Kraft in der Mitte aufgebracht, um zu induzieren Biege (Abbildungen 1-2). Die Apparatur wurde mit maximaler Vielseitigkeit und einfache Bedienbarkeit im Vordergrund. Lenkrollen mit 41,275 mm Durchmesser werden unterhalb der Kammer für Mobilitätszwecke befestigt. Über sie wird der Tank durch einen Stahlrahmen mit einem Drahtgitterboden und Querträger für den Träger aufgebracht. Winkel stock Abstandshalter für die Außentank Ecken wurden hergestellt, um die Isolierung nicht durch die Kopfgewicht und Wegaufnehmer zerquetscht zu halten (string Topfvorrichtung, die später beschrieben). Um die Spitze wurde Winkel stock wieder für die Gestaltung verwendet. Riemenscheibe und String Potentiometer Systeme measuWieder Mid-Span-Ablenkein auf vier Stahl, Rechteckrohrbögen (Abbildung 3) montiert. Die Mitte zwei Bögen aus diesen vier tragen die Zeichenfolge Potentiometer und sind einstellbar, um für die Proben Vielseitigkeit Rechnung zu tragen. Die String-Potentiometer wurden mit einer Drehfeder ausgebildet und Potentiometer mit Drei-Punkte-elektronischen Ausgänge (wie in versenkbare Schlüssel Lanyards finden). Die Riemenscheiben sind so ausgerichtet und für die Verwendung mit einem Stahlseil aus einer starren Verbindung von der Probe zu einer Kleiderstange über der Seite der Kammer für einstellbares Gewicht Anwendung ausgeführt montiert. Die Last auf der Probe mit einer Reihe von Kabeln, Rollen Bindungen und Schrauben eingesetzt. Zuerst wird die Probe in die U-Bolzen angeordnet, so dass die 10 mm Querstange in Kontakt steht in der Mitte der Spannweite. Ein 9,525 mm Durchmesser Stahlstange mit Ringschrauben an jedem Ende wird dann auf die U-Bolzen verbunden. Diese Stahlverbindung gelangt durch den Deckel der Kammer. Ein Stahlseil und Kevlar tHread werden der Augenschraube gegenüber dem U-Bolzen festgelegt ist. Dies ermöglicht es dem Kevlar Faden von der Saite Potentiometer, um Daten von einem starren Punkt gelesen. Das Stahlkabel setzt sich nach oben und läuft über zwei Rollen, die die Last an der Peripherie des Behälters aufgebracht werden kann. Das Kabel ist dann zu einem 9,525 mm Durchmesser Stahlstange, die als Schlitzgewicht Aufhänger dient angebracht. Dieser Bügel bietet einen Ort, wo die Schlitzgewichte können, um die gewünschten Last gelten eingestellt werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="581">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:127px;">Name of Material/</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Company</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">Catalog Number</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:127px;">Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:127px;">Aluminum 6061 rectangular bars</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">8975K268, 1668T72, 7062T17,&#160;</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Aluminum 6061 90 deg. angles</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">8982K91, 8982K14&#160;</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">440C stainless steel</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">6253K52</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">High-density polyethylene sheets</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Tap Plastics, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">N/A (0.236 in. thick x 10.75 in. wide x 16.75 in. long)</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">High-density polyethylene sheets</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Tap Plastics, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">N/A (0.354 in. thick x 6 in. wide x 10 in. long)</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">High-density polyethylene sheets</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Tap Plastics, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">N/A (0.354 in. thick x 6 in. wide x 16.75 in. long)</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">Polycarbonate sheets</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Tap Plastics, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">N/A (0.375 in thick, 11.5 in. wide, 17.5 in long)</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">Expanded polystyrene foam</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Home Depot</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">Model # 310880 Internet # 202532855</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Galvanized steel rope</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">3498T63</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Steel eye bolt</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">3013T341</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">Low-carbon steel 90 deg. angle</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">9017K444&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="100" rowspan="2" style="height:101px;width:127px;">Low-carbon steel rods</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">8920K84, 8920K75, 8920K231, 8920K135, 8920K84&#160;&#160;&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="58">
			<td height="80" rowspan="2" style="height:81px;width:127px;">Low-carbon steel tubes</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">6527K314, 8910K394, 8910K395, 8920K94&#160;&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">304 stainless steel U-bolt</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">8896T104</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Steel pulley</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">3099T34</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">1008 carbon steel sheets</td>
			<td style="width:140px;">McMaster-Carr, USA</td>
			<td style="width:129px;">9302T113</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Light duty swivel casters</td>
			<td style="width:140px;">Harbor Freight, USA</td>
			<td style="width:129px;">41519</td>
			<td style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:127px;">100-lbf Vinyl Weight Set</td>
			<td rowspan="2" style="width:140px;">Overstock.com</td>
			<td rowspan="2" style="width:129px;">11767059</td>
			<td rowspan="2" style="width:185px;">Part of testing platform</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:127px;">Closed-cell polyurethane foam</td>
			<td style="width:140px;">General Plastics, USA</td>
			<td style="width:129px;">FR-3704</td>
			<td style="width:185px;">Testing samples</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Deionized water</td>
			<td style="width:140px;">Faucet, PurLab filtering system</td>
			<td style="width:129px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;">Conditioning fluid of tank</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Torsional spring</td>
			<td style="width:140px;">Retractable Key Clip, Ebay, USA</td>
			<td style="width:129px;">Lot 10</td>
			<td style="width:185px;">Used to build string potentiometer</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">Kevlar thread</td>
			<td style="width:140px;">Cabela&#8217;s</td>
			<td style="width:129px;">IK-321909</td>
			<td style="width:185px;">Used to build string potentiometer</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:127px;">10 kOhm potentiometer</td>
			<td style="width:140px;">Ebay, USA</td>
			<td style="width:129px;">3590S-2-103L</td>
			<td style="width:185px;">Used to build string potentiometer</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:127px;">Digital multimeter</td>
			<td style="width:140px;">Harbor Freight, USA</td>
			<td style="width:129px;">98674</td>
			<td style="width:185px;">Used to take resistance measurements of string potentiometer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a testing platform for durability studies of polymers and fiber-reinforced polymer composites under concurrent hygrothermo-mechanical stimuli

Die Beständigkeit von Polymeren und faserverstärkten Polymerverbundstoffe unter Betriebsbedingungen ist ein wichtiger Aspekt, um für ihre robusten Designs und zustandsorientierte Instandhaltung zu richten. Diese Materialien werden in einer breiten Palette von Engineering-Anwendungen übernommen, von Flugzeug- und Schiffskonstruktionen, Brücken, Windturbinenschaufeln, Biomaterialien und biomedizinische Implantate. Polymere sind viskoelastische Materialien, und ihre Reaktion kann stark nichtlinear sein und so machen es schwierig, vorherzusagen, und deren in-Service-Performance zu überwachen. Die Labortestplattform hierin präsentierten unterstützt die Untersuchung des Einflusses der gleichzeitigen mechanischen Belastungen und Umweltbedingungen für diese Materialien. Die Plattform wurde entwickelt, um preiswerte und benutzerfreundlich sein. Sein chemisch beständigen Materialien machen die Plattform anpassbar an Studien der chemischen Abbau durch in-Service-Exposition gegenüber Flüssigkeiten. Ein Beispiel für Experiment wurde bei RT für geschlossenzellige Polyurethan geführtSchaumproben mit einem Gewicht entsprechend ~ 50% ihrer endgültigen statischen und Trockenbelastung belastet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Testvorrichtung für diese Untersuchungen geeignet ist. Ergebnisse unterstreichen auch die größere Anfälligkeit des Polymers unter gleichzeitiger Belastung auf Grund der höheren Mittelpunktverschiebungen und geringere Restbruchlasten. Es werden Empfehlungen für weitere Verbesserungen an der Testvorrichtung hergestellt.

Die Prüfvorrichtung wurde erfolgreich gehalten Proben in einem Fluid unter Dreipunkt-Biege getaucht. Mit hinreichender Präzision können Proben geladen und mit genauen Positionsanzeigen von den Potentiometern für Mittelpunktbiegung Veränderungen untersucht werden. Die Änderung des elektrischen Widerstandes kann auf 4 signifikanten Stellen aufgezeichnet werden, was zu einer Ortsauflösung in der Grßenordnung von 0,1 um. Hygrothermogeber mechanischen Tests wurden bei RT für zwei Gruppen...

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A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Eine Testplattform in Haltbarkeit Studien von Polymeren und faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffe unter Concurrent Hygrothermogeber mechanischen Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

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Elasticity, Creep, and Shrinkage in Concrete

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13.7K Aufrufe.  University of California, Davis. The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Serie: A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

Steuern der Größe, Form und Stabilität der supramolekularen Polymeren in Wasser

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Forschung

Ingenieurwesen

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Concurrent Quantitative Leitfähigkeit und mechanische Eigenschaften Measurements of Organic Photovoltaic Materials mittels AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Ultraschallschweißen von thermoplastischen Verbund Coupons für Mechanische Charakterisierung von Schweißverbindungen durch Einzelüberlappungsscherprüfung

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

Erweiterte Analyse der Zusammensetzung von Nanopartikel-Polymer Composites mittels direkter Fluoreszenz-Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Nanostrukturierte Ag-Zeolith-Komposite als Lumineszenz-basierte Feuchtigkeitssensoren

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

A Novel Biaxial Testing Apparatus for the Determination of Forming Limit under Hot Stamping Conditions

The hot stamping and cold die quenching process is increasingly used to form complex shaped structural components of sheet metals. Conventional experimental approaches, such as out-of-plane and in-plane tests, are not applicable to the determination of forming limits when heating and rapid cooling processes are introduced prior to forming for tests conducted under hot stamping conditions. A novel in-plane biaxial testing system was designed and used for the determination of forming limits of sheet metals at various strain paths, temperatures, and strain rates after heating and cooling processes in a resistance heating uniaxial testing machine. The core part of the biaxial testing system is a biaxial apparatus, which transfers a uniaxial force provided by the uniaxial testing machine to a biaxial force. One type of cruciform specimen was designed and verified for the formability test of aluminum alloy 6082 using the proposed biaxial testing system. The digital image correlation (DIC) system with a high-speed camera was used for taking strain measurements of a specimen during a deformation. The aim of proposing this biaxial testing system is to enable the forming limits of an alloy to be determined at various temperatures and strain rates under hot stamping conditions.

This protocol proposes a novel biaxial testing system used on a resistance heating uniaxial tensile test machine in order to determine the forming limit diagram (FLD) of sheet metals under hot stamping conditions.

A Novel Biaxial Testvorrichtung für die Bestimmung der Grenzformänderung unter Hot Stamping Bedingungen

The hot stamping and cold die quenching process is increasingly used to form complex shaped structural components of sheet metals. Conventional ...

Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the Earth&#39;s magnetic field, for manufacturing a cementitious composite reinforced with aligned steel fibers. Aligned steel fiber reinforced cementitious composites (ASFRC) were prepared by applying a uniform electromagnetic field to fresh mortar containing short steel fibers, whereby the short steel fibers were driven to rotate in alignment with the magnetic field. The degree of alignment of steel fibers in hardened ASFRC was assessed both by counting steel fibers in fractured cross-sections and by X-ray computed tomography analysis. The results from the two methods show that the steel fibers in ASFRC were highly aligned while the steel fibers in non-magnetically treated composites were randomly distributed. The aligned steel fibers had a much higher reinforcing efficiency, and the composites, therefore, exhibited significantly enhanced flexural strength and toughness. The ASFRC is thus superior to SFRC in that it can withstand greater tensile stress and more effectively resist cracking.

This protocol describes an approach for manufacturing aligned steel fiber reinforced cementitious composite by applying a uniform electromagnetic field. Aligned steel fiber reinforced cementitious composite exhibits superior mechanical properties to ordinary fiber reinforced concrete.

Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser verstärkt zementgebundene Verbund und seine Biege-Verhalten

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Installationsmethode zur Verbesserung der Qualitätskontrolle für Faser verstärkt Polymer Spike Anker

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly dominate the safety and performance of an existing concrete structure. As a result, it is important to measure the geometry and amount of corrosion of a steel bar in a structure properly to assess the residual bearing capacity and service life of the structure. This paper introduces and compares five different methods for measuring the geometry and amount of corrosion of a steel bar. A single 500 mm long and 14 mm diameter steel bar is the specimen that is subjected to accelerated corrosion in this protocol. Its morphology and the amount of corrosion were carefully measured before and after using mass loss measurements, a Vernier caliper, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT). The applicability and suitability of these different methods were then evaluated. The results show that the Vernier caliper is the best choice for measuring the morphology of a non-corroded bar, while 3D scanning is the most suitable for quantifying the morphology of a corroded bar.

This paper measures the geometry and the amount of corrosion of a steel bar using different methods: mass loss, calipers, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT).

Anwendbarkeit Analyse der Bewertungsmethoden für morphologische Parameter der korrodierten Stabstahl

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Methodenentwicklung für kontaktlose Resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische Studien von Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...