Esnek tek yönlü kompozit laminatlar kesme prosedürleri, çekme testi ve yaşlanma

Özet

Çalışmanın amacı, yüksek mukavemetli Aramid veya ultra yüksek-molar-kütle polietilen bazlı esnek tek yönlü kompozit laminat malzemelerin doğru mekanik testleri için tutarlı numuneler hazırlamak için protokoller geliştirmektir ve Bu malzemeler üzerinde yapay yaşlanma gerçekleştirmek için protokoller.

Özet

Birçok vücut zırh tasarımları tek yönlü (UD) laminatlar dahil. UD laminatlar, her katmandaki ipliklerin birbirine paralel olarak yöneldiği ve bağlayıcı reçineler ve ince polimer filmler kullanılarak yerinde tutulan yüksek performanslı ipliklerin ince (< 0.05 mm) katmanlarından yapılmıştır. Zırh, farklı oryantasyonlarda tek yönlü katmanları istifleyerek inşa edilir. Bugüne kadar, tek yönlü laminatlar ve performanslarında etkileri kullanılan bağlayıcı reçineler yaşlanma karakterize etmek için sadece çok ön çalışma yapılmıştır. Örneğin, National Institute of Justice Standard-0101,06 ' te kullanılan Klima protokolünün geliştirilmesi sırasında, UD laminatlar V₅₀içinde delaminasyon ve azalma görsel belirtileri gösterdi, hangi mermi yarısını hangi hız yaşlanma sonrası zırh delmek bekleniyor. UD laminatlar içinde malzeme Özellik değişiklikleri daha iyi bir anlayış bu malzemelerden inşa zırh uzun vadeli performansını anlamak için gereklidir. Tek yönlü (UD) laminat malzemelerin mekanik olarak sorgulanılması için mevcut standartlar önerilmemektedir. Bu çalışmada, bu malzemelerin mekanik özelliklerini doğru şekilde test etmek için yöntemleri ve en iyi uygulamaları araştırıyor ve bu malzemeler için yeni bir test metodolojisi öneriyor. Bu malzemelerin yaşlanması için en iyi uygulamalar da açıklanmıştır.

Giriş

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NıST), kolluk kuvvetleri ve cezai adalet ajanslarının satın alması gereken ekipmanların ve kullanmalarındaki teknolojilerin güvenli, güvenilir ve son derece etkili bir araştırma programı aracılığıyla sağlanmasına yardımcı olur. vücut zırhında kullanılan yüksek mukavemetli liflerin uzun vadeli stabilitesi ele. Önceki çalışma^1,2malzeme Poly (p-fenilen-2, 6-benzobisoxazole), ya da PBO, Ulusal Enstitüsü Adalet (nij 's) vücut zırh standardı için büyük bir revizyon yol açtı bir vücut zırhı alan arızası üzerinde duruldu ³. Bu revize standart yayımlanmasından bu yana, çalışma NIST 'de Ultra-yüksek molar-kütle polietilen (UHMMPE)⁴ ve poli (p-fenilen tereftalamid) gibi diğer yaygın olarak kullanılan liflerde yaşlanma mekanizmaları incelemek için devam etti, veya PPTA, genellikle Aramid olarak bilinir. Ancak, tüm bu çalışma iplik ve tek elyaflar, en dokuma kumaşlar için uygun olan yaşlanma üzerinde duruldu. Ancak, birçok vücut zırh tasarımları UD laminatlar dahil. UD laminatlar, her katmandaki liflerin birbirine paralel olduğu ince elyaf katmanları (< 0.05 mm) inşa edilir^5,6,7 ve zırh alternatif Oryantasyonlar ince levhalar istifleme tarafından inşa edilir, ek Şekil 1a 'da tasvir edilmiştir. Bu tasarım, ek Şekil 1Bgörüldüğü gibi, her katmanda lifleri genellikle paralel tutmak için bir bağlayıcı reçine ağır dayanır ve yığılmış kumaşların nominal 0 °/90 ° yönünü korumak. Dokuma kumaşlar gibi, UD laminatlar genellikle iki büyük fiber varyasyonları dışarı inşa edilir: Aramid veya UHMMPE. UD laminatlar vücut zırh tasarımcıları için çeşitli avantajlar sağlar: onlar dokuma kumaşlar (dokuma sırasında güç kaybı nedeniyle) kullanarak göre bir alt ağırlık zırh sistemi için izin, dokuma inşaat ihtiyacını ortadan kaldırmak ve daha küçük çaplı lifleri kullanmak dokuma kumaşlar ama daha düşük bir ağırlıkta benzer bir performans sağlamak için. PPTA daha önce sıcaklık ve nem^1,2nedeniyle bozulmaya dayanıklı olarak gösterildi, ama Binder ud laminat performansında önemli bir rol oynayabilir. Böylece, PPTA tabanlı zırh üzerinde kullanım ortamının genel etkileri bilinmiyor⁸.

Bugüne kadar, bu UD laminatlar kullanılan bağlayıcı reçineler ve UD laminat balistik performans üzerinde bağlayıcı yaşlanma etkileri yaşlanma karakterize etmek için sadece çok ön çalışma yapılmıştır. Örneğin, nij standardı-0101,06 kullanılan Klima protokolünün geliştirilmesi sırasında, ud laminatlar^1,2,8aging sonra V₅₀ içinde delaminasyon ve indirimleri görsel belirtileri gösterdi. Bu sonuçlar, malzemenin uzun vadeli yapısal performansını değerlendirmek için yaşlanma ile malzeme özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması gerektiğini göstermektedir. Bu da, bu malzemelerin başarısızlık özelliklerini sorgulamak için standartlaştırılmış yöntemlerin gelişimini gerektirir. Bu çalışmanın birincil hedefleri, UD laminat malzemelerin mekanik özelliklerini doğru bir şekilde test etmek ve bu malzemeler için yeni bir test metodolojisi önermek için yöntemleri ve en iyi uygulamaları keşfetmektir. Bu çalışmakta UD laminasyon malzemelerinin yaşlanma için en iyi uygulamalar da açıklanmıştır.

Literatürde, birden fazla katmandan sıcak bastıktan sonra ud laminatlarının mekanik özelliklerinin sabit bir örneğe^9,10,11olarak test edilmesi gibi çeşitli örnekler bulunur. Rijit kompozit laminatlar için ASTM D3039¹² kullanılabilir; Ancak, bu çalışmada, malzeme yaklaşık 0,1 mm kalınlığında ve sert değil. Bazı UD laminat malzemeler kask veya balistik dayanıklı plakalar gibi sert Balistik koruyucu maddeler yapmak için öncü olarak kullanılır. Ancak, ince, esnek ud laminat de vücut zırh^9,13yapmak için kullanılabilir.

Bu çalışmanın amacı, yumuşak vücut zırhında malzemelerin performansını keşfetmek için yöntemler geliştirmektir, böylece malzeme yumuşak vücut zırhında kullanılan yol temsilcisi değildir çünkü sıcak presleme içeren yöntemleri keşfedilmedi. ASTM International, ASTM D5034-09¹⁴ standart test yöntemi ve Tekstil Kumaşlarının uzaması (Grab test), ASTM D5035-11¹⁵ standart test gibi birçok test yöntemi standartlarına sahiptir. Force ve tekstil kumaşların uzaması (şerit yöntemi), ASTM D6775-13¹⁶ standart test yöntemi kesme gücü ve tekstil dokuma, teyp ve uzama kesme, bant ve örgülü malzeme için yöntem ve ASTM D3950¹⁷ Standart Şartname Strapping, metalik olmayan (ve birleştirme yöntemleri). Bu standartlar, aşağıda belirtildiği gibi kullanılan test kuls ve numune boyutu açısından çeşitli önemli farklılıklar vardır.

ASTM D5034-09¹⁴ ve ASTM D5035-11¹⁵ ' te açıklanan yöntemler çok benzerdir ve yüksek mukavemetli kompozitler yerine standart kumaşları test etmeye odaklanır. Bu iki standartlardaki testler için, çenelerin çene yüzleri pürüzsüz ve düz olsa da, değişiklikler, sopa-slip tabanlı başarısızlığın rolünü en aza indirmek için 100 N/cm 'den büyük bir başarısızlık stresine sahip örneklere izin verilir. Kayma önlemek için önerilen değişiklikler çeneleri Pad, ceket çene altında kumaş ve çene yüzünü değiştirmek için vardır. Bu çalışmada, numune yetmezliği stres yaklaşık 1.000 N/cm, ve bu nedenle, bu tarz kuls aşırı örnek kayma sonuçları. ASTM D6775-13¹⁶ ve ASTM D3950¹⁷ çok daha güçlü malzemeler için tasarlanmıştır ve her ikisi de ırgat kulpları güveniyor. Böylece, bu çalışmada ırgat kulpların kullanımına odaklanmıştır.

Ayrıca, numune boyutu bu dört ASTM standartları arasında önemli ölçüde değişir. Dokuma ve kaplama standartları, ASTM D6775-13¹⁶ ve ASTM D3950¹⁷, malzemenin tam genişliğini test etmek için belirtin. ASTM D6775¹⁶ maksimum genişlik 90 mm belirtir. Bunun aksine, kumaş standartları^14,15 numunenin en fazla kesme olmasını bekler ve 25 mm veya 50 mm genişliğine sahiptir. Numunenin toplam uzunluğu 40 cm ile 305 cm arasında değişmektedir ve ölçer uzunluğu bu ASTM standartlarına göre 75 mm ile 250 mm arasında değişmektedir. ASTM standartları numune boyutu ile ilgili önemli ölçüde farklılık göstereceğinden, bu çalışmada üç farklı genişlik ve üç farklı uzunluk düşünüldü.

Protokolde numune hazırlama atıfta terminoloji aşağıdaki gibidir: cıvata > habercisi malzeme > Malzeme > numune, terim cıvata ud laminat bir rulo anlamına gelir, habercisi malzeme ud kumaş bir unwound miktarı anlamına gelir hala bağlı cıvata için, malzeme UD laminat ayrı bir parça anlamına gelir, ve numune test edilecek bireysel bir parça anlamına gelir.

Protokol

1. rulo eksenine dik kesilmiş warp yönü numuneleri için kesme prosedürü

1. Test edilecek tek yönlü malzemenin bir cıvata tanımlayın.
   Not: burada kullanılan malzeme dokuma değil gibi, hiçbir warp (rulo eksenine dik yönü açıklamak için kullanılır) ve atkı (rulo eksenine paralel yönü açıklamak için kullanılır), geleneksel Tekstil anlamda, ama bu şartlar için ödünç r netlik.
2. Önceden belirlenmiş malzemeyi açığa çıkarmak için cıvatayı el ile çıkarın (örneğin, cıvatadan tespit edilen malzeme ama yine de cıvataya bağlı).
   Not: Bu cıvata genişliği malzemenin toplam uzunluğu olacak ( ek Şekil 1Bbakın), böylece bir 300 mm ölçer uzunluğu için (bir 600 mm toplam numune uzunluğuna karşılık gelir), aşağıda belirtilen prosedür ve test kuls kullanarak, parçası cıvata kesme malzemesi 600 mm genişliğinde olmalıdır. Bu malzeme parçasının uzunluğu, malzemenin yuvarlanmış olduğu cıvatanın genişliğinden (Bu durumda yaklaşık 1.600 mm) olacaktır. Bu, ek Şekil 1B'de tasvir edilir.
3. Temel fiber yönünü, ek Şekil 1B'de gösterildiği gibi, cıvata genişliğine paralel olduğunu görsel olarak doğrulayın. Malzemenin üst katmanının fiber yönü (örneğin, bir izleyicinin numuneye bakarak gördüğü zaman) ana fiber yönü olarak adlandırılır.
4. Bir neşter ile öncü malzeme küçük bir sekme kes, yaklaşık 3 mm genişliğinde, sekmenin uzunluğu öncül malzemenin asıl fiber yönü ile paralel olarak hizalanır, ek şekil 1C gösterildiği gibi.
5. Elle sekmesini kavramak ve sekme uzağa gözyaşı ve altında katmanda lifleri maruz, sekmesine dik çalışan kadar çekin. iki kat öncüler malzemenin tüm uzunluğu boyunca ayrılıncaya kadar sekmeyi çekmeye devam edin ( Ek şekil 1D).
   Not: Bu adım, Tamamlayıcı şekil 1D'de gösterildiği gibi, yalnızca çapraz liflerin görünür olduğu bir bölge üretecektir.
6. Sekme kenarından kalan maruz çapraz lifleri komşu herhangi gevşek lifler çıkarın.
   Not: geçerli UD laminat sisteminde, liflerin mükemmel paralel olmadığını gözlemlenmiştir ( Şekil 1' de gösterildiği gibi) ve komşu lifler üzerinden geçebilir. Böylece, ayrılanların bitişiğindeki lifler bu süreçte sıklıkla ayrılacaktır. Gevşek olan komşu lifler, ayrılık için kullanılan sekmenin beklenen yolundan 1 – 2 mm kadar uzakta olabilir.
7. Bir tıbbi neşter kullanarak, maruz çapraz lifleri boyunca kesilmiş, böylece cıvatadan öncü malzemenin parçası ayıran.
   1. Bıçak, daha az temiz kesim (Yani bu malzeme kesme 400 cm sonra, bir neşter donuk olabilir ve çizilmiş, ek Şekil 2 ve ek şekil 3' te gösterildiği gibi) neden olan uzaklık kesme belirleyin. Bıçağı donuk hale gelmeden veya hasar görürse değiştirin. En iyi olanı belirlemek için farklı türde bir malzeme test ederken birkaç kesme aleti inceleyin.
      DIKKAT: yaralanmayı önlemek için tüm keskin bıçaklar veya kesme aletlerle bakım yapılmalıdır. Hasar riskini azaltmak için bu adımda kesilmeye dayanıklı eldivenler giyilebilir.
8. Malzemeyi çevirin, böylece Şimdi, ana fiber yönü warp yönünde.
   Not: asıl fiber yönü (üst katman) görüntülenmekte olan katmanına başvurduğu için, malzeme üzerinde tornalama asıl fiber yönünü atkı 'dan warp hızına değiştirir (bkz. ek Şekil 1B).
9. Malzeme üzerindeki kavrama çizgilerini atkı yönüne hizalanmış olarak işaretleyin.
   Not: Bu çizgiler, üretilen kenardan üretilen kenar, kesim kenarlarına paralel ve 115 mm bu kesme kenarlarından çalışır. Bunlar daha fazla adım 4.4.1 içinde açıklanacaktır, ancak kavrama hatları (daha sonra kesilmiş) numuneleri yükleme sırasında çekme testi kuls içine çizgiler kullanılır.
10. 1,3 adım kullanarak materyalden kesilecek numunenin asıl fiber yönünü belirleyin.
    Not: fiber oryantasyon üretilen kenarına tam olarak dik olmayabilir unutmayın; Bu durumda, tam fiber hattı izleyin. Toplu malzeme özelliklerini doğru şekilde yansıtamayabilir çünkü üretilen kenar yakınındaki alandan kaçının.
11. Malzeme genişliğini (kesme kenarları arasında) ve en az 300 mm uzunluğunda (atkı yönü) uzunluğu 1,16 olarak başvurulan olarak sığdırmak için yeterince büyük olan uygun bir kendini iyileştirme gridded kesme mat üzerine malzemeyi yönlendirmek.
    1. Fiber yönünü, kesme paspasında bulunan kılavuz çizgilerle dikkatle hizalayın. Materyalin kesim kenarını, malzemeyi sıraya alan bir kılavuz olarak kullanın; Ancak, numunenin fiber yönünü hizalamak en önemlidir.
    2. Malzemeyi kesme paspasında bantla.
       Not: teyp asla numunenin merkezine yakın bir yere yerleştirilmemelidir; Bunun yerine, materyalden kesilecek numunelerin uçları ne olacak kullanılmalıdır. Bir numune test edildiğinde uçları kuls olacak; Bu nedenle, teyp tarafından malzeme neden herhangi bir hasar minimize edilir. Sadece çok kesilmiş malzeme köşeleri bantlama malzeme hareket etmez ve bir numune kesme, bıçak da bant kesme olmayacaktır sağlayacaktır. Düşük tack yapışkan bant (örneğin, ressamın bandı) iyi çalışır, çünkü o kaldırılır zaman malzeme zarar vermeden yerinde kumaş tutmak için yeterince iyi yapışır.
12. Bıçağı ve düz bir kenarı kullanarak numuneleri malzemede kesebilir. Oluşan şeritler örneklerdir. Bu süreçte malzemenin hareket etmesini izin vermeyin; Aksi takdirde, fiber yönünü yeniden belirlemek ve malzeme buna göre tekrar yönlendirmek.
    1. Düz kenarı uygun numune genişliğine karşılık gelen istenilen konuma yerleştirin (örn., 30 mm). Tıbbi neşter yeterince ince olduğunu unutmayın ki düz kenar yerleşiminde hiçbir ofset kesme yeri için hesaba gereklidir. Düz kenarı, kesme mat üzerindeki ızgaraya veya diğer Kullanıcı tarafından kurulan diğer referans hattına hizalayın.
    2. Düz kenarın her iki ucunda da sabitleyerek düz kenarı yerine kelepçe. Sıkıştırma işleminden sonra düz kenarın konumlandırılmasını kontrol edin, böylece bağlama işlemi sırasında taşınmış olabilir.
13. Numuneyi, tıbbi neşteri kullanarak düz kenar boyunca materyalden uzaklaştırın. Sabit bir hız ve basınç ile tek, temiz, pürüzsüz bir kesim sağlar.
    Not: bıçak kesmeyi düz kenarın kenarına doğru tutmak için bıçak tarafından düz kenara karşı bazı basınç uygulanabilir.
    DIKKAT: yaralanmayı önlemek için bakım alınmalıdır, bu nedenle tıbbi neşteri kullanırken kesmeye dayanıklı eldiven giymek tavsiye edilir. Ayrıca, gövdeye doğru kesim yaparken en pürüzsüz kesim elde edildiğimden, kesmeye dayanıklı apron veya laboratuvar ceket giymesi tavsiye edilir.
14. Mikroskop altında şerit kesme kenarı inceleyin. Yeni, keskin bir bıçak ile yapılan bir kesim ile karşılaştırıldığında, kesme kenarı daha fazla lifleri veya diğer kusurları çıkıntılı varsa bıçak değiştirin.
15. Malzemenin işlemde hareket etmediğini dikkate alarak düz kenarın kelepçesini çöz. Malzeme hareket ederse, fiber yönünü yeniden belirleyin ve malzemeyi uygun şekilde yeniden yönlendirmek.
16. 300 mm 'den kesilebilir en fazla numune sayısı elde edilinceye kadar 1.12 – 1.15 arasındaki adımları yineleyin.
    Not: 30 mm genişliğinde numuneler Için 300 mm 'lik malzeme 10 numuneye eşdeğerdir, ancak 70 mm genişliğine sahip numuneler için bu 4 numuneye eşdeğerdir. Bu 300 mm limit burada incelenmiştir ancak diğer laminatlar için değişebilir tek yönlü laminat için iyi çalışacak şekilde belirlendi.
17. 1.10 – 1.11 adımlarını gerektiğinde yineleyin (yani, asıl fiber yönünü yeniden belirleyin ve daha fazla numune kesmeye devam etmeden önce malzemeyi yeniden yönlendirmek).
    Not: protokol burada duraklatılmış olabilir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın.

2. rulo ekseni boyunca kesilmiş atkı yönü numuneler için kesme prosedürü

Not: burada kullanılan malzeme dokuma değil, ama bu terimler netlik için ödünç olarak, geleneksel Tekstil anlamda hiçbir warp ve atkı yoktur.

1. Kesilecek numunelerin sayısına ve boyutuna göre istenen malzemenin genişliğini ve uzunluğunu belirleyin.
   Not: Bu tek yönlü laminat Için ve yaklaşık 300 mm ölçer uzunluğuna sahip numuneler için, uçtan uca yerleştirilen iki numune, cıvatanın genişliği boyunca kesilebilir. Böylece, 40 numune seti, her biri 20 numuneden oluşan iki sütunda, ek Şekil 4' te gösterildiği gibi, malzemeyi yuvardan kesmeden önce kesilebilir. Numunelerin genişliği 30 mm ise, malzeme (sütun başına 20 numune olduğu gibi) bazı ekstra boşluk (i.e., 610 mm) ile 20X örnek genişliği kesilmelidir.
   1. 1.4 – 1.6 adımlarının talimatlarını izleyerek, faiz genişliği için atkı boyunca fiber yönünü belirleyin.
   2. Bir bıçak kullanarak maruz çapraz lifleri (yani, warp lifleri boyunca) kesebilir, böylece öncü malzemesi cıvatayı ayıran.
      DIKKAT: yaralanmayı önlemek için tüm keskin bıçaklar veya kesme aletlerle bakım yapılmalıdır. Hasar riskini azaltmak için bu adımda kesilmeye dayanıklı eldivenler giyilebilir.
2. İstenilen numune uzunluğuna uyan uzunlukları kesmeye hazırlanın (yani, faiz numunesi uzunluğundaki warp yönünde kesilir). 300 mm 'lik ölçer uzunluğu (600 mm toplam numune uzunluğuna karşılık gelen) elde etmek için, aşağıda belirtilen prosedür ve test tutucuların kullanılması, malzemenin şimdi 600 mm x 610 mm olması gerektiğini unutmayın.
3. İstenen numuneleri kesmek için 1.9 – 1.17 arasındaki adımları izleyin.
   Not: protokol burada duraklatılmış olabilir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın.

3. elektron mikroskobu taramayla kesme yöntemlerinin Analizi

1. Yaklaşık 5 mm uzunluğunda ve genişlikte kareler keserek elektron mikroskobu (SEM) taramasını yaparak numuneleri bir analiz için hazırlayın, karenin en az iki kenarını ilgi kesme tekniğinden korur. Bu korunan kenarlar tespit edilmelidir ve mikroskop altında değerlendirilecektir kenarları vardır.
2. Onları cımbız ile uygun çift taraflı karbon teyp üzerine yapışarak SEM örnek tutucusuna örnekleri monte edin.
3. Numuneleri, Tarama elektron mikroskobu altındaki yüzey şarj efektlerini azaltmak için altın Paladyum (au/PD) gibi ince (5 Nm) iletken malzemeden oluşan bir tabaka ile kat.
4. Örnekleri bir tarama elektron mikroskop içine yükleyin ve yaklaşık 2 kV Hızlandırıcı voltaj ve 50 – 100 pA elektron akımı ile görüntü. Gerektiğinde şarj efektlerini karşı şarj nötralizasyon ayarlarını uygulayın.

4. UD laminat numunelerinin çekme testi

1. Çapraz ilk konum değeri ile numunenin en düşük gerginlik altında üst ve alt tutucuların temas edildiği arasındaki uzaklık arasındaki farkı belirlemek için kulkları ölçün. Test yazılımından çaprazkafa konumunu okuyun. Bu çapraz konumda etkin ölçer uzunluğunu ölçerek, etkili bir ölçer uzunluğunu hesaplayın. Etkili ölçer uzunluğunu (çapraz kenar konumu eksi ölçülen etkili ölçer uzunluğu) belirlemek için sapma (yer değiştirme miktarı) çapraz konuma ekleyin.
2. Bölüm 1 ve 2 ' ye göre hazırlanan numunelerin, yumuşak uçlu bir kalıcı işaretleyiciyle sayısı, böylece hazırlandığı sipariş açıktır. Hazırlık ve oryantasyon tarihi gibi diğer bilgileri de işaretleyin.
   Not: burada kullanılan numuneler 30 mm x 400 mm boyutlarına sahiptir, ancak örnek boyutlar diğer malzemelere göre farklılık gösterebilir ve Bölüm 1 veya bölüm 2 ' ye göre elde edilebilmektedir. Numuneler hemen kullanılamaz ise, onları karanlık, ortam bir yerde saklayın.
3. Eğer gerinim bir video ekstensometer kullanılarak ölçülecek, manuel ölçer noktaları kalıcı bir marker ile işaretlemek, tutarlılık için bir şablon kullanarak, ek şekil 5Agösterildiği gibi, izlemek için video ekstansometer için puan vermek, ve böylece, ölçmek Zorlanma. Gerinim çapraz yer değiştirmeyle hesaplanırsa, bu adımı atlayın.
4. Numuneyi kapstan kulpların merkezine yükleyin.
   1. Numunenin ucunu kapandan gelen boşluğa yerleştirin ve numunenin ucunu 1,9 adım içinde çizilen kavrama hattında, ek şekil 5B'de gösterildiği gibi konumlandırın. Numunenin merkezini, kapstan kulpların merkezine yaklaşık 1 mm içinde hizalayarak, numuneyi kapstan kulpları üzerinde merkezi hale götürün.
   2. Numuneyi merkezlenmiş tuttığınızdan emin olmak için kapstan istenilen pozisyona dönün. Bir gerdirme cihazı kullanın — örneğin, saplar manyetik ise numuneye yerleştirilen bir mıknatıs — numuneyi yavaşça yerinde tutun ve kilitleme pimleri ile kapstan yerine kilitleyin.
   3. Numunenin diğer ucu için 4.4.1 ve 4.4.2 arasındaki adımları yineleyin.
5. 2 N veya başka bir uygun küçük yük önyüklemesi uygulayın.
6. Çapraz yer değiştirme/fiili ölçer uzunluğunu kaydedin.
7. Cihazı, gerilimi kaydetmek için video ekstansometer veya çaprazkafa deplasman kullanarak, 10 mm/dak 'lik sabit bir hızda çekme testini gerçekleştirmek için program ve teste başlamak için Başlat tuşuna basın.
8. Ekranda gözlenen yükte% 90 kaybı ile kanıtlandığı gibi, örnek bozulduğunda ekranı izleyin ve testi durdurun. Malzemenin doğası ve karşılık gelen başarısızlık gerinim nedeniyle başarısızlık gerilimi ile aynı olan maksimum gerilimi kaydedin. Kalan numuneler için 4.3 – 4.8 arasındaki adımları yineleyin.
9. Daha fazla analiz için kırık numuneleri kaydedin.
10. Numune numarasının bir işlevi ve materyalde orijinal numune yerleşimi ve sorunlu verilerin diğer endikasyonları, örneğin Weibull¹⁸ dağıtımından son derece sapmaya yarayan veri noktaları gibi arızaya karşı stres kontrol edin ve devam etmeden önce, hazırlama veya işleme sırasında hasarlı örnekler gibi olası nedenleri araştırın.

5. yaşlanma deneyleri için numunelerin hazırlanması

1. Yaşlanma deneyi başlangıcı
   1. Çevre koşulu başına çalışma için gereken toplam malzeme miktarını hesaplayın ve 12 ay boyunca her ayın bir numune çıkarma planına dayanarak.
      Not: Bu çalışmada, 40 numune çıkarma başına ve toplam 12 ekstraksiyon için planlama amacıyla kullanıldı.
   2. Her koşul için gereken toplam malzeme miktarını keser. Gerekli sayıda numuneye sahip olmak için her şeridi yeterince geniş kesebilir ve en az 10 mm.
      Not: çekme testini yapmadan önce, numunenin her tarafından fazladan 5 mm 'lik bir malzeme kırpılır. Ekstra malzeme, yaşlanma protokolü sırasında işleme nedeniyle numunelerin kenarları zarar görmüş olabileceğinden kullanılır.
   3. Ek Şekil 5c'de gösterildiği gibi çevre odasına yerleştirilecek tepsilerde kesilmiş yaşlanma şeritleri yerleştirin. Bu çalışmada kullanılan tepsiler yaklaşık 120 şerit tutabilir.
   4. Malzeme²' nin beklenen kullanım ve depolama ortamına göre çevresel çalışmanın pozlama koşullarını seçin.
      Not: Bu çalışmada% 76 bağıl nemde (RH) nominal 70 ° c kullanılmıştır.
   5. Kuru, oda sıcaklığı koşulları için bir çevre odası (örn.% 25 RH 'de 25 °C) için program yapın. Odanın bu koşullarda stabilizasyonu ve daha sonra, örnek tepsiyi duvara ve yoğuşmayı çekmek için görünen odanın herhangi bir yerinden, odanın içinde bir rafa yerleştirmesine izin verin.
   6. Çevre odasını adım 5.1.4 belirlendiği şekilde istenilen sıcaklığa kadar programlamak,% 25 RH hakkında nem bırakarak.
   7. Oda adım 5.1.4 hedef sıcaklıkta stabilize sonra, adım 5.1.4 belirlendiği gibi istenilen seviyeye nem artırmak için oda programı.
   8. Su temini ve filtrasyon yeterli olduğundan emin olmak için günlük odaları kontrol edin ve tolerans dışı koşullar gözlendiğinde not alın. Her odanın veya yakındaki bir dizüstü bilgisayarın önündeki bir günlükte sapmalar ve kesintiler kaydetmek iyi bir uygulamadır.
   9. Diğer tüm örnekler için 5.1.5-5.1.8 adımlarını yineleyin.
2. Analiz için yaşlı malzeme şeritleri çıkarma
   1. Analiz için bir çevre odasından yaşlı malzeme şeritler ayıklamak için hazır olduğunda, ilk program yaklaşık% 25 RH bağıl nemi azaltmak için oda.
   2. Çevre odası düşük nem koşulunda stabilize edildikten sonra, sıcaklık yaklaşık, oda sıcaklığı veya 25 °C ' ye düşecek şekilde programlanmış olur. Bu adım, oda kapısı açıldığında yoğuşmayı önler.
   3. Çevre odası adım 5.1.5 koşullarında stabilize sonra, odası açmak, ilgi yaşlı malzeme şeritler içeren tepsi kaldırmak, istenen şeritler dışarı çıkarmak ve etiketli bir kap içine yerleştirin.
   4. Tepsiyi çevre odasına geri dönün.
   5. 5.1.6 ve 5.1.7 adımlarında verilen prosedürün ardından, yaşlanma çalışmasının devam etmesi halinde odayı ilgi koşullarına geri dönün. Değilse, o zaman nominal ortam durumunda kalabilir.
   6. Eğer kullanıldığında, Oda günlüğüne ekstraksiyon kaydedin.
   7. 1.7 – 1.17 adımlarının ardından, yaşlı malzeme şeritlerinin yaşlı örneklerini kesin.
   8. Örnekleri bölüm 4 ' te açıklandığı şekilde sınayın.

Sonuçlar

Birkaç farklı değişkeni araştırmak için birçok kesme ve test yineleme yapıldı. İncelenen bazı değişkenler kesme tekniği ve kesme aleti, test hızı, numune boyutu ve kuls içerir. Kritik bir bulgu, numuneleri fiber yönde hizalamam önemini vurguluyordu. Veri Analizi prosedürleri (tutarlılık analizi, Weibull teknikleri, outlier belirlenmesi, vb), yaşlanma için hususlar gibi aşağıda tartışılmaktadır.

Tartışmalar

Fiber yönü doğru belirlenmesi önemlidir. Protokolün 1.4 – 1.6 adımlarında açıklanan yöntemin avantajı, ayırma sürecini başlatmak için kaç lifin kullanıldığı konusunda tam bir kontrol olmasıdır. Ancak bu, liflerin tamamen paralel olmadığı ve birbirlerinden geçebilmek için son ayrı bölgenin genişliği üzerinde tam bir kontrol olduğu anlamına gelmez. Liflerin bir toplu ayırma sürecinde, sıklıkla, bu kesişme nedeniyle ayrılmış olan bu bitişik lifleri de ayrılır. Böylece, fiber y...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Capstan Grips	Universal grip company	20kN wrap grips	Capstan grips used in testing
Ceramic knife	Slice	10558
Ceramic precision blade	Slice	00116
Clamp	Irwin	quick grip mini bar clamp
Confocal Microscope
Cutting Mat	Rotatrim		A0 metric self healing cutting mat
Denton Desktop sputter coater			sputter coater
FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM	FEI Helios		Scanning electron microscope
Motorized rotary cutter	Chickadee
Rotary Cutter	Fiskars	49255A84
Stereo Microscope	National	DC4-456H
Straight edge	McMaster Carr	1935A74
Surgical Scalpel Blade	Sklar Instruments
Surgical Scalpel Handle	Swann Morton
Universal Test Machine	Instron	4482	Universal test machine
Utility knife	Stanley	99E