Name: cutting procedures, tensile testing, and ageing of flexible unidirectional composite laminates
Uploaded: 2019-04-27T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates at JoVE.com

המחברים רוצים להכיר בסטיוארט לי פיניקס על הדיונים המועילים שלו, מייק ריילי על הסיוע שלו עם התוכנית הבדיקה המכנית, ו דבש עבור תרומת חלק מהחומרים. המימון של איימי אנגלברכט-ויגדנס סופק תחת מענק 70 NANB17H337. המימון של אי. ג'יי. קרינמורת'י סופק תחת מענק 70 נאנב15. המימון של אמנדה ל' פורסטר נמסר ממשרד ההגנה באמצעות הסכם בין סוכנויות R17-643-0013.

1. הליך גזירה עבור דגימות של כיוון פיתול החתוכים בניצב לציר הגליל
<ol><li>זיהוי בורג של חומר חד כיווני שייבדק. הערה: אין עיוות (משמש לתיאור הכיוון הניצב לציר הגליל) ו-בד סריגים אלסטי (משמש לתיאור הכיוון המקביל לציר הגליל) במובן הטקסטיל המסורתי, כיוון שהחומר המשמש כאן אינו ארוג, אך מונחים אלה מ?...

<ol>
	<li>Forster, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrolytic+stability+of+polybenzobisoxazole+and+polyterephthalamide+body+armor.">Hydrolytic stability of polybenzobisoxazole and polyterephthalamide body armor.</a> Polymer Degradation and Stability. 96 (2), 247-254 (2011).</li><li>Forster, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Soft+Armor+Conditioning+Protocols+for+{NIJ--0101.06}:+Analytical+Results.">Development of Soft Armor Conditioning Protocols for {NIJ--0101.06}: Analytical Results.</a> NISTIR 7627. , (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=.">.</a> NIJ Standard 0101.06- Ballistic Resistance of Personal Body Armor. , (2008).</li><li>Forster, A. L., Chin, J., Peng, J. -. S., Kang, K. -. L., Rice, K., Al-Sheikhly, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long+term+stability+of+UHMWPE+fibers.">Long term stability of UHMWPE fibers.</a> Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series. 7, (2016).</li><li>Pilato, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ballistic Resistant Laminate. , (1993).</li><li>Park, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ballistic Laminate Structure in Sheet Form. , (1999).</li><li>Jacobs, M. J. N., Beugels, J. H. M., Blaauw, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Process for the manufacture of a ballistic-resistant moulded article. , (2006).</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=.">.</a> ASTM E3110-18 Standard Test Method for Collection of Ballistic Limit Data for Ballistic-resistant Torso Body Armor and Shoot Packs. , (2018).</li><li>Russell, B. P., Karthikeyan, K., Deshpande, V. S., Fleck, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+high+strain+rate+response+of+Ultra+High+Molecular-weight+Polyethylene:+From+fibre+to+laminate.">The high strain rate response of Ultra High Molecular-weight Polyethylene: From fibre to laminate.</a> International Journal of Impact Engineering. 60, 1-9 (2013).</li><li>Czechowski, L., Jankowski, J., Kubiak, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+tests+of+a+property+of+composite+material+assigned+for+ballistic+products.">Experimental tests of a property of composite material assigned for ballistic products.</a> Fibres and Textiles in Eastern Europe. 92 (3), 61-66 (2012).</li><li>Levi-Sasson, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+determination+of+linear+and+nonlinear+mechanical+properties+of+laminated+soft+composite+material+system.">Experimental determination of linear and nonlinear mechanical properties of laminated soft composite material system.</a> Composites Part B: Engineering. 57, 96-104 (2014).</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=.">.</a> ASTM D3039/D3039M-17 Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , (2017).</li><li>Hazzard, M. K., Hallett, S., Curtis, P. T., Iannucci, L., Trask, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+fibre+orientation+on+the+low+velocity+impact+response+of+thin+Dyneema&#174;composite+laminates.">Effect of fibre orientation on the low velocity impact response of thin Dyneema&#174;composite laminates.</a> International Journal of Impact Engineering. 100, 35-45 (2017).</li><li>ASTM D5034-09. <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+Breaking+Strength+and+Elongation+of+Textile+Fabrics.">Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Fabrics.</a> Annual Book of ASTM Standards. , 1-8 (2017).</li><li>ASTM D5035-11. <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+Breaking+Force+and+Elongation+of+Textile+Fabrics+(Strip+Method).">Standard Test Method for Breaking Force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Method).</a> Annual Book of ASTM Standards. , 1-8 (2015).</li><li>ASTM D6775-13 . <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+Breaking+Strength+and+Elongation+of+Textile+Webbing,+Tape+and+Braided+Material.">Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Webbing, Tape and Braided Material.</a> Tape and Braided Material.&#8221; Annual Book of ASTM Standards. (Reapproved). , 1-8 (2017).</li><li>ASTM D3950. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Specification+for+Strapping,+Nonmetallic+(and+Joining+Methods).">Standard Specification for Strapping, Nonmetallic (and Joining Methods).</a> Annual Book of ASTM Standards. , 1-7 (2017).</li><li>Weibull, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Statistical+Distribution+Function+of+Wide+applicability.">A Statistical Distribution Function of Wide applicability.</a> Journal of applied mechanics. 18 (4), 293-297 (1951).</li><li>Coleman, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistics+and+time+dependence+of+mechanical+breakdown+in+fibers.">Statistics and time dependence of mechanical breakdown in fibers.</a> Journal of Applied Physics. 29 (6), 968-983 (1958).</li><li>Coleman, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+dependence+of+mechanical+breakdown+phenomena.">Time dependence of mechanical breakdown phenomena.</a> Journal of Applied Physics. 27 (8), 862-866 (1956).</li><li>Coleman, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+Dependence+of+Mechanical+Breakdown+in+Bundles+of+Fibers.+III.+The+Power+Law+Breakdown+Rule.">Time Dependence of Mechanical Breakdown in Bundles of Fibers. III. The Power Law Breakdown Rule.</a> Journal of Rheology. 2 (1), 195 (1958).</li><li>Coleman, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+theory+of+absolute+reaction+rates+to+the+creep+failure+of+polymeric+filaments.">Application of the theory of absolute reaction rates to the creep failure of polymeric filaments.</a> Journal of Polymer Sciences. 20, 447-455 (1956).</li><li>Coleman, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stochastic+process+model+for+mechanical+breakdown.">A stochastic process model for mechanical breakdown.</a> Transaction of the Society of Rheology. 1 (1957), 153-168 (1957).</li><li>Phoenix, S. L., Beyerlein, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+Strength+Theory+for+Fibrous+Composite+Materials.">Statistical Strength Theory for Fibrous Composite Materials.</a> Comprehensive Composite Materials. , 559-639 (2000).</li><li>Newman, W. I., Phoenix, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-dependent+fiber+bundles+with+local+load+sharing.">Time-dependent fiber bundles with local load sharing.</a> Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics. 63 (2), 20 (2001).</li><li>Phoenix, S. L., Newman, W. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-dependent+fiber+bundles+with+local+load+sharing.+II.+General+Weibull+fibers.">Time-dependent fiber bundles with local load sharing. II. General Weibull fibers.</a> Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 80 (6), 1-14 (2009).</li></ol>

קביעה נכונה של כיוון הסיבים היא קריטית. היתרון של השיטה המתוארת בשלבים 1.4 – 1.6 מהפרוטוקול הוא שיש שליטה מלאה על מספר הסיבים המשמשים להתחלת תהליך ההפרדה. עם זאת, אין זה אומר כי יש שליטה מלאה על רוחב האזור המופרד הסופי, כמו הסיבים אינם מקבילים באופן מלא יכול לחצות אחד את השני. בתהליך של הפרדת ק?...

המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה מסייע לאכיפת החוק ולסוכנויות המשפט הפלילי להבטיח כי הציוד שהם רוכשים והטכנולוגיות בהן הם משתמשים הם בטוחים, מהימנים ויעילים מאוד, באמצעות תוכנית מחקר מטפל ביציבות ארוכת טווח של סיבים בעלי עוצמה גבוהה המשמשים בשריון הגוף. עבודה קודמת1,2התמקדה הכישלון בשדה של שריון הגוף עשוי חומר פולי (p-phenylene-2, 6-benzobisoxazole), או pbo, אשר הובילו לתיקון העיקרי למכון הלאומי של הצדק (nij של) שריון גוף סטנדרטי 3. מאז שחרורו של תקן זה שתוקן, העבודה המשיכה לחקור את המנגנון לבחון מנגנונים של הזדקנות בסיבים נפוצים אחרים כגון פוליאתילן גבוהה מאוד-טוחנת המסה (UHMMPE)4 ו פולי (p-phenylene terאפרם), או ppta, ידוע בכינויו aramid. עם זאת, כל העבודה הזאת התמקדה בהזדקנות של יפצחו וסיבים בודדים, שהוא הרלוונטי ביותר עבור בדים ארוגים. עם זאת, הרבה עיצובים שריון הגוף לשלב למינט UD. עוד ציפויים בנויים משכבות סיבים דקים (< 0.05 מ"מ) היכן שהסיבים בכל שכבה מקבילים זה לזה5,6,7 והשריון נבנה על ידי הערמה של גיליונות דקים בכיוונים מתחלפים, כפי שמתואר באיור 1a משלים. עיצוב זה מסתמך באופן מסיבי על שרף קלסר להחזיק את הסיבים בכל שכבה בדרך כלל מקביל, כפי שנראה באיור המשלים 1b, ולשמור על כיוון המוערך 0 °/90 ° של הבדים מוערמים. כמו בדים ארוגים, למינט UD בדרך כלל בנויים מתוך שני וריאציות סיבים עיקריים: ארמיד תוך או UHMMPE. ציפויים מספקים מספר יתרונות למעצבים בשריון הגוף: הם מאפשרים מערכת השריון במשקל נמוך בהשוואה לאלה המשתמשים בבדים ארוגים (עקב אובדן כוח במהלך האריגה), לחסל את הצורך בבנייה ארוגים, ולנצל סיבי קוטר קטן לספק ביצועים דומים לבדים ארוגים, אך במשקל נמוך יותר. Ppta הוכח בעבר להיות עמיד בפני השפלה הנגרמת על ידי טמפרטורה ולחות1,2, אבל האוגדן עשוי לשחק תפקיד משמעותי בביצועים של עוד למינציה. כך, ההשפעות הכלליות של סביבת השימוש על שריון מבוסס PPTA אינם ידועים8.
עד היום, רק עבודה מוקדמת מאוד בוצעה כדי לאפיין את ההזדקנות של שרפים קלסר בשימוש אלה למינט UD ואת ההשפעות של הזדקנות קלסר על ביצועים בליסטיים של למינציה UD. לדוגמה, במהלך הפיתוח של פרוטוקול המיזוג בשימוש בתקן nij-0101.06, עוד ציפויים הראו סימנים חזותיים של דלאמנציה והפחתות ב-V50 אחרי הזדקנות1,2,8. תוצאות אלו מדגימות את הצורך בהבנה יסודית של תכונות החומר עם הזדקנות, על מנת להעריך את הביצועים המבניים לטווח ארוך של החומר. זה, בתורו, מחייבת פיתוח של שיטות סטנדרטיות לחקור את מאפייני הכישלון של חומרים אלה. המטרות העיקריות של עבודה זו הן לחקור שיטות ושיטות מומלצות לבדיקה מדויקת של התכונות המכאניות של חומרי למינציה של UD ולהצעת מתודולוגיה חדשה לבדיקה לחומרים אלה. שיטות מומלצות להזדקנות חומרי למינציה UD מתוארות גם בעבודה זו.
הספרות מכילה מספר דוגמאות של בדיקת תכונות מכניות של עוד ציפויים לאחר לחיצה חמה על שכבות מרובות למדגם קשיח9,10,11. עבור ציפויים מרוכבים קשיחים, ASTM D303912 ניתן להשתמש; עם זאת, במחקר זה, החומר הוא כ 0.1 מ"מ עבה ולא נוקשה. חומרים מסוימים למינציה משמשים כסמנים מראש לבצע מאמרים הגנה נוקשה כגון קסדות או לוחיות עמידות בליסטיים. עם זאת, דק, גמיש למינציה יכול לשמש גם כדי להפוך את שריון הגוף9,13.
מטרת העבודה היא לפתח שיטות לחקר הביצועים של החומרים בשריון גוף רך, ולכן שיטות הכרוכות בהקשה חמה לא נחקרו משום שהן אינן מייצגות את אופן השימוש בחומר בשריון גוף רך. ASTM הבינלאומי יש כמה סטנדרטים בדיקה שיטות הנוגעות לבדיקת רצועות של בד, כולל ASTM D5034-0914 שיטת הבדיקה הסטנדרטית עבור חוזק והתארכות של בדים טקסטיל (לתפוס מבחן), ASTM D5035-1115 מבחן סטנדרטי שיטה לכוח שבירת והתארכות של בדים טקסטיל (שיטת הרצועה), ASTM D6775-1316 שיטת הבדיקה הסטנדרטית לחוזק והתארכות הWebbing טקסטיל, סרט וחומר קלוע, ו ASTM D395017 מפרט סטנדרטי עבור חסון, Nonmetallic תכתי (ושיטות הצטרפות). סטנדרטים אלה יש כמה הבדלים מרכזיים במונחים של תפסי בדיקה בשימוש ואת גודל הדגימה, כפי שהוזכר להלן.
שיטות המתוארות ב ASTM D5034-0914 ו astm D5035-1115 מאוד דומות ומתמקדות בבדים סטנדרטיים במקום בעלי מרוכבים בעלי עוצמה גבוהה. עבור בדיקות אלה שני סטנדרטים, פרצופים הלסת של אוחז הם חלק ושטוח, למרות שינויים מותרים עבור דגימות עם מתח כישלון גדול יותר מ 100 N/cm כדי למזער את התפקיד של כשל מקל-slip מבוסס. שינויים מוצעים כדי למנוע החלקה הם לרפד את הלסתות, לרפד את הבד מתחת ללסתות, ולשנות את פני הלסת. במקרה של מחקר זה, המתח הכשל המדגם הוא כ 1,000 N/cm, ולכן, זה סגנון של אוחז תוצאות החלקה לדוגמה מוגזמת. ASTM D6775-1316 ו astm D395017 מיועדים לחומרים הרבה יותר חזקים, ושניהם מסתמכים על הידיות. לפיכך, מחקר זה התמקד בשימוש של אוחז.
יתר על כן, גודל הדגימה משתנה במידה ניכרת בין אלה ארבעה סטנדרטים ASTM. סטנדרטים webbing וחסונים, ASTM D6775-1316 ו ASTM D395017, לציין כדי לבדוק את הרוחב המלא של החומר. ASTM D677516 מציין רוחב מירבי של 90 מ"מ. לעומת זאת, סטנדרטים במרקם14,15 לצפות את הדגימה להיות לחתוך לרוחב ולציין 25 מ"מ או 50 mm רוחבו. האורך הכולל של הדגימה משתנה בין 40 ס מ ו 305 ס"מ, ואת אורך מד משתנה בין 75 מ"מ ו 250 מ"מ לאורך תקני ASTM אלה. מאז תקני ASTM שונים במידה ניכרת לגבי גודל הדגימה, שלושה רוחבי שונים ושלושה אורכים שונים נחשבו עבור מחקר זה.
המינוח המתייחס הכנה הדגימה בפרוטוקול הוא כדלקמן: בורג > חומר מקודמן > חומר > הדגימה, שם המונח בריח מתייחס גליל של UD למינציה, חומר מקודמן מתייחס כמות בלתי הפצע של בד UD עדיין מחובר אל הבורג, החומר מתייחס לחלק מופרד של UD למינציה, והדגימה מתייחסת לחלק בודד להיבדק.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:865px;" width="866">
	<tbody>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:66px;width:247px;">Capstan Grips</td>
			<td style="width:95px;">Universal grip company</td>
			<td style="width:136px;">20kN wrap grips</td>
			<td style="width:388px;">Capstan grips used in testing</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Ceramic knife</td>
			<td style="width:95px;">Slice</td>
			<td align="right" style="width:136px;">10558</td>
			<td style="width:388px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Ceramic precision blade</td>
			<td style="width:95px;">Slice</td>
			<td style="width:136px;">00116</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:247px;">Clamp</td>
			<td style="width:95px;">Irwin</td>
			<td style="width:136px;">quick grip mini bar clamp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:95px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Cutting Mat</td>
			<td style="width:95px;">Rotatrim&#160;</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:388px;">A0 metric self healing cutting mat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Denton Desktop sputter coater&#160;</td>
			<td style="width:95px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>sputter coater</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM</td>
			<td style="width:95px;">FEI Helios</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Scanning electron microscope</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Motorized rotary cutter</td>
			<td style="width:95px;">Chickadee</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Rotary Cutter</td>
			<td style="width:95px;">Fiskars</td>
			<td style="width:136px;">49255A84</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Stereo Microscope</td>
			<td style="width:95px;">National</td>
			<td style="width:136px;">DC4-456H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:247px;">Straight edge</td>
			<td style="width:95px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:136px;">1935A74</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:247px;">Surgical Scalpel Blade</td>
			<td style="width:95px;">Sklar Instruments</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:388px;"></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:247px;">Surgical Scalpel Handle</td>
			<td style="width:95px;">Swann Morton</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Universal Test Machine</td>
			<td style="width:95px;">Instron</td>
			<td align="right" style="width:136px;">4482</td>
			<td>Universal test machine</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:247px;">Utility knife</td>
			<td style="width:95px;">Stanley</td>
			<td style="width:136px;">99E</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cutting procedures, tensile testing, and ageing of flexible unidirectional composite laminates

רבים עיצובים שריון הגוף לשלב כחד (UD) ציפויים. ציפויים מסוג UD בנויים דקים (< 0.05 מ"מ) שכבות של יפצחו בעלי ביצועים גבוהים, כאשר היפצחו בכל שכבה מכוונים במקביל זה לזה ומוחזקים במקום באמצעות שרפים קלסר וסרטי פולימר דקים. השריון נבנה על ידי הערמה של שכבות חד כיווני בכיוונים שונים. עד כה, רק עבודה מוקדמת מאוד בוצעה כדי לאפיין את ההזדקנות של שרפים קלסר המשמש ציפויים חד כיווני ואת ההשפעות על הביצועים שלהם. לדוגמה, במהלך הפיתוח של פרוטוקול התניה המשמש המכון הלאומי לצדק תקן-0101.06, מתקנים UD הראו סימנים חזותיים של דלאמנציה והנחות ב V50, אשר הוא המהירות שבה מחצית קליעים צפויים לנקב את השריון, לאחר הזדקנות. הבנה טובה יותר של שינויי תכונת החומר בציפויים ב-UD נחוצה כדי להבין את הביצועים לטווח הארוך של שריונות שנבנו מחומרים אלה. אין סטנדרטים נוכחיים המומלצים לחקר מכני כיווני (UD) חומרים למינציה. מחקר זה בוחן את השיטות ואת השיטות הטובות ביותר לבחון במדויק את התכונות המכאניות של חומרים אלה ומציע מתודולוגיה לבדיקה חדשה עבור חומרים אלה. שיטות מומלצות להזדקנות חומרים אלה מתוארות אף הן.

חזרות רבות של גזירה ובדיקות נערכו כדי לחקור מספר משתנים שונים. חלק מהמשתנים שנבחנו כוללים את טכניקת הגזירה ומכשיר החיתוך, את קצב הבדיקות, את מימד הדגימה ואת הידיות. ממצא קריטי אחד היה החשיבות של יישור הדגימות עם כיוון הסיבים. הליכי ניתוח נתונים (ניתוח עקביות, טכניקות weibull, ...

Watch this Scientific Journal Video about Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates at JoVE.com

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

מטרת המחקר היתה לפתח פרוטוקולים כדי להכין דגימות עקביות עבור בדיקה מכנית מדויקת של הגבוה בחוזק ארמיד או ultra-high-טוחנת-מבוסס פוליאתילן המוני מבוססי פלסטיק המורכב חומרים גמישים למינציה ולתאר פרוטוקולים לביצוע הזדקנות מלאכותית על חומרים אלה.

הליכי גזירה, בדיקות מתיחה, ו ההזדקנות של ציפויים חד כיווני חד-כיווני מרוכבים

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

פרוטוקול זה יכול לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום פיתוח שריון הגוף על ידי הגדרת הליך חוזר כדי לבדוק את המאפיינים המכניים של בדים מרוכבים חד כיווניים גמישים. חתך ישר ונקי בכיוון טוב עם כיוון הסיבים הוא קריטי למדידה מדויקת של מתח כשל על ידי מניעת מקורות שגיאה נוספים. טכניקה זו ממלאת פער בבדיקות הנוכחיות בכך שהיא מאפשרת חקירה של תכונות החומר ללא לחיצה חמה, המייצגת יותר את השימוש בו בשריון גוף רך.להפוך בורג של חומר חד כיווני להיבדק על משטח עבודה. החלק שלא התבלבל הוא חומר המבשר. ודא חזותית כי כיוון הסיבים העיקרי מקביל לרוחב הבורג.לאחר מכן, קבל אזמל כדי לבודד את החומר מבשר. צור כרטיסיה על-ידי ביצוע חתך במקביל לכיוון הסיבים. ואז לעשות עוד חתך מקביל כשלושה מילימטרים משם.תופסים ידנית את הכרטיסייה וקרעים אותה כדי לחשוף את הסיבים בשכבה שמתחת. משוך עד ששני השכבות יופרדו לאורך כל חומר המבשר. הסר סיבים רופפים מקצה הכרטיסייה הסמוכה לסיבים הצולבים החשופים.אלה עשויים להיות עד מילימטר אחד עד שני מילימטרים מכאן נתיב הכרטיסיה. המשך על ידי הפרדת פיסת חומר מבשר מהבורג. הפוך את החומר כך כיוון סיב העיקרון החדש הוא כיוון על-חלל.עכשיו, לסמן את קווי האחיזה על החומר מיושר בכיוון weft. קווים אלה הם מרחק מוגדר ובמקביל לקצוות החתוכים של החומר. שוב, לחתוך כרטיסייה בחומר, ולאחר מכן למשוך את הכרטיסייה כדי לקבוע את כיוון הסיבים העיקרוני עבור הדגימה להיחתך מהחומר.כיוון הסיבים צריך להיות בניצב לקווי האחיזה. קח את החומר לשטיח חיתוך מרותק מתאים לריפוי עצמי. בזהירות ליישר את כיוון הסיבים עם קווי הרשת על המחצלת.ודא שכיוון הסיבים בחומר מיושר לקווי הרשת. הימנע מפגיעה בחומר ואבטח אותו לשטיח החיתוך על ידי הקשה על פינותיו. השתמש בלהב רפואי וקצה ישר כדי לחתוך דגימות מהחומר.מניחים את הקצה הישר ברוחב הדגימה הרצוי ומיישרים אותו עם הרשת על מחצלת החיתוך. מהדקים את קצות הקצה הישר במקום ומבדוק שהוא עדיין ממוקם כראוי. חותכים את הדגימה לאורך הקצה הישר עם מהירות מתמדת ולחץ.בטל את ההדגימה של הקצה הישר, תוך דאגה לא להזיז את החומר. לאחר מכן, הסר את הדגימה. אלה כל הדגימות שהושגו לאחר חזרה על צעדי החיתוך כדי למקסם את ייצור הדגימה.היכונו לסמן נקודות למעקב אחר דגימה לשימוש עם מד מרחק וידאו. לקבלת עקביות, השתמש בתבנית הממוקמת מעל הדגימה. סמן את נקודות המד בסמן קבוע.ודא את הסימנים גלויים על הדגימה כדי לאפשר מדידה של המתח. לאחר מכן, קח את הדגימה למכונת הבדיקה האוניברסלית. שם, הכנס את קצה הדגימה דרך הפער ב capstan ולהביא אותו סביב לקו האחיזה, יצירת לולאה.מרכז את הדגימה על אחיזות קפסטן. תוך שמירה על הדגימה מרוכזת, להפוך את קפסטן למצב הרצוי. השתמש בהתקן מתיחות כדי להחזיק את הדגימה במקום לפני נעילת capstan במקום.השלם את ההרכבה של הדגימה על-ידי חזרה על אותם שלבים עם הקצה השני. כאשר נעשה, להחיל עומס מראש קטן של שני ניוטון ולהקליט את אורך המד בפועל. עכשיו להגדיר את המכשיר לבצע בדיקת מתיחה קבוע 10 מילימטרים לדקה ולהתחיל את הבדיקה.עבור הבדיקה, מכונת הבדיקה מחילה קצב קבוע של הרחבה על המדגם בזמן שהעומס והתזוזה נרשמים. הבדיקה נמשכת עד שמתרחשת הפסקה בדגימה. עלילה זו היא עומס טיפוסי לעומת עקומת עקירה עבור ניסויים אלה.בעת ניטור התצוגה, הפחתה של 90% בעומס שנצפה מצביעה על הפסקה בדגימה. שיא מתח מרבי ומתח כשל המתאים. לאחר ביצוע תוכנית למחקר, לחתוך את החומר הדרוש עבור כל תנאי להיבדק.הרצועות צריכות להיות רחבות מספיק כדי להניב את הדגימות הנדרשות ויש להן 10 מילימטרים נוספים או יותר. מניחים את הרצועות לחשיפה הסביבתית במגש. בתא הסביבתי, להגדיר את התוכנית שלה לתנאי טמפרטורת החדר היבש ולאפשר לו להתייצב.לאחר התא התייצב, מניחים את מגש המדגם בפנים מן הקירות או כל נקודות עיבוי. התוכנית הבאה התא להגיע לטמפרטורת היעד למחקר הסביבתי. כאשר הטמפרטורה יציבה, לתכנת את התא כדי להגיע לחות היעד.כאשר הגיע הזמן לחלץ חומר מיושן, לתכנת את התא כדי להקטין את הלחות היחסית בערך זה של המעבדה. לאחר שהלחות התייצבה, תכנת את הטמפרטורה לרדת לטמפרטורת החדר, או כ -25 מעלות צלזיוס. כדי לאחזר את החומר, להיות מוכן עם מיכל שכותרתו כראוי.עם לחות וטמפרטורה יציבה, לפתוח את התא, להסיר את החומר הנדרש, ולמקום אותו במיכל שכותרתו. החזירו את כל החומרים שנותרו לתא הסביבתי וקשו מחדש את התנאים שנבחרו. לאחר מכן, לקחת את החומר בגיל כדי ליצור דגימות בגיל.חומר מיושן זה מיושר על משטח חיתוך ריפוי עצמי. קווי האחיזה שלו סומנו כבעבר. הגדר את הקצה הישר כדי להסיר חמישה מילימטרים מצד אחד של הדגימה.חתוך סכום זה כדי להסיר כל נזק מהטיפול במהלך תהליך ההזדקנות. המשך ליצור את הדגימות באותו אופן כמו החומר unaged. כאשר נעשה, הדגימות מוכנות לשימוש בניסויים בדיקות מתיחה.עבור בדיקות עומס שבוצעו עם capstan קבוע, העומס לעומת חלקות הרחבה של מספר דגימות להראות את הדגימות החליקו. זה משקף את הקושי לאבטח את החומר. לעומת זאת, עם קפסטן מסתובב העקומות הן חלקות ועקביות.החומר הוא למינציה פוליאתילן חד-כיוונית מסה מולקולרית גבוהה במיוחד. התפלגות הלחץ של הכישלון הזו מתווה באמצעות קנה מידה של Weibull. הנתונים הם עבור דגימות למינציה חד כיוונית PPTA אשר אורך מד של 300 מילימטרים ורוחב של 30 מילימטרים לחתוך לאורך כיוון העל-חלל עם עומס של 10 מילימטרים לדקה.יש חריג כוח נמוך שצריך לחקור. לשם השוואה, אותם נתונים מותווים למעט החריגים שלא נכללו. שים לב לשינוי בציר האופקי.בעקבות הליך זה, ספקטרוסקופיה מולקולרית יכולה להיות מועסקת כדי לענות על שאלות על השינויים הכימיים בחומר עקב החשיפה לחום ולחות. זכור כי אזמל רפואי הוא חד מאוד טיפול מתאים יש לנקוט כדי למנוע פציעה.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Shearing Stresses in Beams and Thin-Walled Members

SCIENTISTS IN ACTION

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

ריתוך Ultrasonic של קופונים Composite תרמופלסטיים עבור אפיון מכני של חיבורי ריתוך באמצעות Lap יחיד בדיקות גזירה

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

Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

בדיקה של שחרור Nanoparticle מתוך Composite המכיל nanomaterial באמצעות מערכת קאמרית

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

פתילה ומבחני בדים חד-כיווניים: מדידות של פרמטרים נימי להערכת לחץ נימים בתהליכי דפוס Composite הנוזל

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

מגנט בסיוע ייצור מורכבים: גמיש טכניקה חדשה להשגת קונסולידציה גבוהה בלחץ בתהליכים ואקום שקית/Lay-Up

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

הזדקנות תרמית מלאכותית של פוליאסטר מחוזק ומצופה פוליוויניל כלוריד בד טכני

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...

Calibration Procedures for Orthogonal Superposition Rheology

הליכי כיול עבור ריאולוגיית סופרפוזיציה אורתוגונלית

Orthogonal superposition (OSP) rheology is an advanced rheological technique that involves superimposing a small-amplitude oscillatory shear deformation ...

Performing Microscope-Mounted Y-Shaped Cutting Tests

ביצוע בדיקות חיתוך בצורת Y המותקנות במיקרוסקופ

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as ...

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process (Video) | JoVE

מדידת התכונות המכניות של למינטים פולימריים מרוכבים לחיזוק סיבי זכוכית המתקבלים בתהליכי ייצור שונים

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

Fabrication of Flexible Substrate for SERS Detection of R6G and Thiram

Fabrication of polydimethylsiloxane (PDMS)-Based Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Substrate for Ultrasensitive Detection

Development and Application of SERS Flexible Substrates Using Synthesized AgNPs (Video) | JoVE

ייצור מצע פיזור ראמאן גמיש (SERS) מבוסס פולידימתילסילוקסאן (PDMS) לזיהוי רגיש במיוחד

This article presents a fabrication method for a flexible substrate designed for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). Silver nanoparticles (AgNPs) ...