Name: cutting procedures, tensile testing, and ageing of flexible unidirectional composite laminates
Uploaded: 2019-04-27T14:00:00
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Gli autori vorrebbero riconoscere Stuart Leigh Phoenix per le sue utili discussioni, Mike Riley per la sua assistenza con il setup di prova meccanico e Honeywell per aver donato alcuni dei materiali. I finanziamenti per Amy Engelbrecht-Wiggans furono erogati in base alla sovvenzione 70 NANB17H337. I finanziamenti per Ajay Krishnamurthy furono erogati in base alla sovvenzione 70 NANB15H272. I finanziamenti per Amanda L. Forster sono stati forniti dal Dipartimento della Difesa attraverso l'accordo interagenzia R17-643-0013.

1. Procedura di taglio per i campioni di direzione della curvatura tagliati perpendicolarmente all'asse del rotolo
<ol><li>Identificare un bullone di materiale unidirezionale da testare. NOTA: Non c'è ordito (usato per descrivere la direzione perpendicolare all'asse del rotolo) e trama (usata per descrivere la direzione parallela all'asse del rotolo) nel senso tessile tradizionale, in quanto il materiale utilizzato qui non è tessuto, ma questi termini sono presi in prestito fo r chiarezza.</li>
	<li>Srotolare manu...

<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. 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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>

Una corretta determinazione della direzione della fibra è fondamentale. Il vantaggio del metodo descritto nei passaggi 1.4–1.6 del protocollo è che esiste un controllo completo sul numero di fibre utilizzate per avviare il processo di separazione. Tuttavia, questo non significa che vi sia un controllo completo sulla larghezza della regione separata finale, in quanto le fibre non sono completamente parallele e possono attraversare l'una sull'altra. Nel processo di separazione di un lotto di fibre, spesso, anche le fib...

Il National Institute of Standards and Technology (NIST) aiuta le forze dell'ordine e le agenzie di giustizia penale a garantire che le attrezzature che acquistano e le tecnologie che utilizzano siano sicure, affidabili e altamente efficaci, attraverso un programma di ricerca affrontare la stabilità a lungo termine delle fibre ad alta resistenza utilizzate nell'armatura del corpo. Il lavoro precedente1,2si è concentrato sul guasto sul campo di un'armatura del corpo fatta dal materiale poli (p-fenylene-2,6-benzobisoxazole), o PBO, che ha portato a una revisione importante per il National Institute of Justice (NIJ) standard di armatura del corpo 3.Dal rilascio di questo standard rivisto, è proseguito il lavoro presso il NIST per esaminare i meccanismi dell'invecchiamento in altre fibre di uso comune come il polietilene ultra-alto-molar (UHMMPE)4 e il poly(p-phenylene terephthalamide), o PPTA, comunemente noto come aramide. Tuttavia, tutto questo lavoro si è concentrato sull'invecchiamento dei filati e delle singole fibre, che è più rilevante per i tessuti tessuti. Tuttavia, molti modelli di armature incorporano laminati UD. Laminati UD sono costruiti con sottili strati di fibra (<0.05 mm) dove le fibre in ogni strato sono parallele tra loro5,6,7 e l'armatura è costruita impilando i fogli sottili in orientamenti alternati, come descritto nella figura supplementare 1a. Questa progettazione si basa fortemente su una resina legante per tenere le fibre in ogni strato generalmente parallele, come si vede nella Figura supplementare 1b, e mantenere l'orientamento nominalmente 0/90 o dei tessuti impilati. Come i tessuti intrecciati, i laminati UD sono tipicamente costruiti con due principali varianti di fibra: aramide o UHMMPE. I laminati UD offrono diversi vantaggi ai progettisti di armature per il corpo: consentono un sistema di armatura con un peso inferiore rispetto a quelli che utilizzano tessuti tessuti (a causa della perdita di forza durante la tessitura), eliminano la necessità di una costruzione intrecciata e utilizzano fibre di diametro più piccolo per fornire prestazioni simili ai tessuti tessuti, ma a un peso inferiore. PPTA ha precedentemente dimostrato di essere resistente alla degradazione causata dalla temperatura e dall'umidità1,2, ma il legante può svolgere un ruolo significativo nelle prestazioni del laminato UD. Pertanto, gli effetti complessivi dell'ambiente d'uso sull'armatura basata su PPTA sono sconosciuti8.
Ad oggi, solo un lavoro molto preliminare è stato eseguito per caratterizzare l'invecchiamento delle resine leganti utilizzate in questi laminati UD e gli effetti dell'invecchiamento del legante sulle prestazioni balistiche del laminato UD. Ad esempio, durante lo sviluppo del protocollo di condizionamento utilizzato in NIJ Standard-0101.06, i laminati UD hanno mostrato segni visivi di delaminazione e riduzioni nel V50 dopo l'invecchiamento1,2,8. Questi risultati dimostrano la necessità di una comprensione approfondita delle proprietà del materiale con l'invecchiamento, al fine di valutare le prestazioni strutturali a lungo termine del materiale. Questo, a sua volta, richiede lo sviluppo di metodi standardizzati per interrogare le proprietà di guasto di questi materiali. Gli obiettivi principali di questo lavoro sono esplorare metodi e best practice per testare con precisione le proprietà meccaniche dei materiali laminati UD e proporre una nuova metodologia di test per questi materiali. Le migliori pratiche per l'invecchiamento dei materiali laminati UD sono descritte anche in questo lavoro.
La letteratura contiene diversi esempi di test delle proprietà meccaniche dei laminati UD dopo aver premuto a caldo più strati in un campione duro9,10,11. Per laminati compositi rigidi, è possibile utilizzare ASTM D303912; tuttavia, in questo studio, il materiale è spesso circa 0,1 mm e non rigido. Alcuni materiali laminati UD sono utilizzati come precursori per fare articoli protettivi balistici rigidi come caschi o piastre resistenti alla balistia. Tuttavia, il laminato UD sottile e flessibile può essere utilizzato anche per fare l'armatura del corpo9,13.
L'obiettivo di questo lavoro è quello di sviluppare metodi per esplorare le prestazioni dei materiali in armatura morbida del corpo, in modo che i metodi che coinvolgono la pressatura a caldo non sono stati esplorati perché non sono rappresentativi del modo in cui il materiale viene utilizzato in armatura soft body. ASTM International ha diversi standard di test-metodo relativi a strisce di prova di tessuto, tra cui ASTM D5034-0914 Standard Test Method for Breaking Strength e Elongation of Textile Fabrics (Grab Test), ASTM D5035-1115 Standard Test Metodo per la rottura forza e l'allungamento dei tessuti tessili (metodo Strip), ASTM D6775-1316 Metodo di prova standard per la resistenza alla rottura e l'allungamento del tessuto, nastro e materiale intrecciato, e ASTM D395017 Standard Specification per Metodi di reggiatura, non metallici (e metodi di giunzione). Questi standard presentano diverse differenze fondamentali in termini di impugnature di prova utilizzate e dimensioni del provino, come indicato di seguito.
I metodi descritti in ASTM D5034-0914 e ASTM D5035-1115 sono molto simili e si concentrano sul test di tessuti standard piuttosto che sui compositi ad alta resistenza. Per le prove in questi due standard, le facce della mandibola delle impugnature sono lisce e piatte, anche se sono consentite modifiche per i campioni con uno stress da guasto maggiore di 100 N/cm per ridurre al minimo il ruolo di guasto basato su bastone-slittamento. Le modifiche suggerite per evitare lo scivolamento sono di riempire le ganasce, rivestire il tessuto sotto le mascelle e modificare la faccia della mascella. Nel caso di questo studio, la sollecitazione di fallimento del campione è di circa 1.000 N/cm, e quindi, questo stile di impugnature si traduce in uno slittamento eccessivo del campione. ASTM D6775-1316 e ASTM D395017 sono destinati a materiali molto più forti ed entrambi si basano su impugnature capstan. Così, questo studio si è concentrato sull'uso di impugnature capstan.
Inoltre, la dimensione del campione varia considerevolmente tra questi quattro standard ASTM. Gli standard di tessitura e reggiatura, ASTM D6775-1316 e ASTM D395017, specificano di testare l'intera larghezza del materiale. ASTM D677516 specifica una larghezza massima di 90 mm. Al contrario, gli standard del tessuto14,15 si aspettano che il campione venga tagliato in modo larghezza e specificare una larghezza di 25 o 50 mm. La lunghezza complessiva del campione varia tra 40 cm e 305 cm, e la lunghezza del misuratore varia tra 75 mm e 250 mm attraverso questi standard ASTM. Poiché gli standard ASTM variano considerevolmente per quanto riguarda le dimensioni del campione, per questo studio sono state prese in considerazione tre larghezze diverse e tre lunghezze diverse.
La terminologia che si riferisce alla preparazione dei campioni nel protocollo è la seguente: bullone > materiale precursore > materiale > esemplare, dove il termine bullone si riferisce a un rotolo di laminato UD, il materiale si riferisce a una quantità non avvolta di tessuto UD ancora attaccata al bullone, il materiale si riferisce a un pezzo separato di laminato UD, e il campione si riferisce a un singolo pezzo da testare.

<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

Molti modelli di armature incorporano laminati unidirezionali (UD). I laminati UD sono costruiti con sottili strati (<0,05 mm) di filati ad alte prestazioni, dove i filati in ogni strato sono orientati paralleli l'uno all'altro e tenuti in posizione utilizzando resine legante e pellicole polimeriche sottili. L'armatura viene costruita impilando gli strati unidirezionali in diversi orientamenti. Ad oggi, solo un lavoro molto preliminare è stato eseguito per caratterizzare l'invecchiamento delle resine leganti utilizzate nei laminati unidirezionali e gli effetti sulle loro prestazioni. Ad esempio, durante lo sviluppo del protocollo di condizionamento utilizzato nel National Institute of Justice Standard-0101.06, i laminati UD hanno mostrato segni visivi di delaminazione e riduzioni in V50, che è la velocità alla quale metà dei proiettili dovrebbero perforare l'armatura, dopo l'invecchiamento. Una migliore comprensione dei cambiamenti delle proprietà dei materiali nei laminati UD è necessaria per comprendere le prestazioni a lungo termine delle armature costruite da questi materiali. Non ci sono standard attuali raccomandati per interrogare meccanicamente materiali unidirezionali (UD) laminati. Questo studio esplora i metodi e le migliori pratiche per testare con precisione le proprietà meccaniche di questi materiali e propone una nuova metodologia di test per questi materiali. Vengono inoltre descritte le migliori pratiche per l'invecchiamento di questi materiali.

Molte iterazioni di taglio e test sono state eseguite per analizzare diverse variabili. Alcune variabili esaminate includono la tecnica di taglio e lo strumento di taglio, la velocità di prova, la dimensione del provino e le impugnature. Una scoperta critica è stata l'importanza di allineare i campioni con la direzione della fibra. Le procedure di analisi dei dati (analisi della coerenza, tecniche di Weibull, determinazione dell'elevamento, ecc.) sono discusse di seguito, nonché consid...

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

L'obiettivo dello studio era quello di sviluppare protocolli per preparare campioni coerenti per test meccanici accurati di materiali aramidi ad alta resistenza aramide o di polietilene ultra-alto-molano-massa a base di laminato e per descrivere per eseguire l'invecchiamento artificiale su questi materiali.

Procedure di taglio, test delle tàbie e invecchiamento dei laminati compositi unidirezionali flessibili

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

Questo protocollo può aiutare a rispondere alle domande chiave nel campo dello sviluppo dell'armatura del corpo definendo una procedura ripetibile per testare le proprietà meccaniche dei tessuti compositi unidirezionali flessibili. Un taglio dritto e pulito ben orientato con la direzione della fibra è fondamentale per la misurazione accurata dello stress da guasto prevenendo ulteriori fonti di errore. Questa tecnica colma una lacuna nei test attuali consentendo l'interrogazione delle proprietà di un materiale senza pressatura a caldo, che è più rappresentativa del suo uso nell'armatura morbida del corpo.Srotolare un bullone di materiale unidirezionale da testare su una superficie di lavoro. La porzione non arrotondata è il materiale precursore. Verificare visivamente che la direzione principale della fibra sia parallela alla larghezza del bullone.Quindi, prendi un bisturi per isolare il materiale precursore. Create una scheda facendo un taglio parallelo alla direzione della fibra. Quindi fare un altro taglio parallelo a circa tre millimetri di distanza.Afferrare manualmente la linguetta e strapparla via per esporre le fibre sullo strato sottostante. Tirare fino a quando i due strati sono stati separati su tutta la lunghezza del materiale precursore. Rimuovere eventuali fibre sciolte dal bordo della linguetta che confinano con le fibre trasversali esposte.Questi possono essere fino a uno o due millimetri di distanza dal percorso della linguetta. Continuare separando il pezzo di materiale precursore dal bullone. Capovolgiamo il materiale in modo che la nuova direzione principale della fibra sia la direzione di curvatura.A questo punto, contrassegnare le linee di presa sul materiale allineato nella direzione della trama. Queste linee sono una distanza impostata da e parallela ai bordi tagliati del materiale. Ancora una volta, tagliare una linguetta nel materiale, quindi tirare la linguetta per determinare la direzione principale della fibra per il campione da tagliare dal materiale.La direzione della fibra dovrebbe essere perpendicolare alle linee di presa. Portare il materiale su un tappetino da taglio a griglia autoguarigione appropriato. Allineare attentamente la direzione della fibra con le linee della griglia sul tappetino.Assicurarsi che la direzione della fibra nel materiale sia allineata alle linee della griglia. Evitare di danneggiare il materiale e fissarlo al tappetino da taglio toccandone gli angoli. Utilizzare una lama medica e un bordo dritto per tagliare i campioni dal materiale.Posizionare il bordo dritto alla larghezza del campione desiderata e allinearlo alla griglia sul tappetino da taglio. Bloccare le estremità del bordo dritto in posizione e verificare che sia ancora posizionato correttamente. Tagliare il campione lungo il bordo dritto con una velocità e una pressione costanti.Sganciare il bordo dritto, facendo attenzione a non spostare il materiale. Quindi, rimuovere il campione. Questi sono tutti i campioni ottenuti dopo aver ripetuto le fasi di taglio per massimizzare la produzione del campione.Prepararsi a contrassegnare i punti da tenere traccia di un campione da utilizzare con un estensometro video. Per coerenza, utilizzare un modello posizionato sopra il campione. Contrassegnare i punti di gauge con un marcatore permanente.Assicurarsi che i segni siano visibili sul campione per consentire la misurazione della deformazione. Quindi, portare il campione alla macchina di prova universale. Lì, inserire l'estremità del campione attraverso lo spazio nel capstan e portarlo intorno alla linea di presa, formando un anello.Centrare l'esemplare sulle impugnature del capstan. Pur mantenendo centrato il campione, ruotare il capstan nella posizione desiderata. Utilizzare un dispositivo di tensionamento per tenere il campione in posizione prima di bloccare il capstan in posizione.Completare il montaggio del campione ripetendo gli stessi passaggi con l'altra estremità. Al termine, applicare un piccolo precarico di due newton e registrare la lunghezza effettiva del misuratore. Ora impostare lo strumento per eseguire un test di trazione a una costante di 10 millimetri al minuto e iniziare il test.Per il test, la macchina di prova applica una velocità di estensione costante al campione mentre il carico e lo spostamento sono registrati. Il test continua fino a quando non si verifica un'interruzione nel campione. Questo grafico è una tipica curva di carico rispetto allo spostamento per questi esperimenti.Durante il monitoraggio del display, una riduzione del 90% del carico osservato indica una rottura nel campione. Registrare la sollecitazione massima e la tensione di guasto corrispondente. Dopo aver fatto un piano per lo studio, tagliare il materiale necessario per ogni condizione da testare.Le strisce dovrebbero essere abbastanza larghe da produrre i campioni richiesti e avere altri 10 millimetri o più. Posizionare le strisce per l'esposizione ambientale in un vassoio. Alla camera ambientale, impostare il suo programma per le condizioni di temperatura ambiente asciutta e consentirgli di stabilizzarsi.Una volta stabilizzata la camera, posizionare il vassoio del campione all'interno lontano dalle pareti o da eventuali punti di condensa. Successivamente programmare la camera per raggiungere la temperatura target per lo studio ambientale. Quando la temperatura è stabile, programmare la camera per raggiungere l'umidità target.Quando è il momento di estrarre materiale invecchiato, programmare la camera per ridurre l'umidità relativa a circa quella del laboratorio. Dopo che l'umidità si è stabilizzata, programmare la temperatura per scendere a temperatura ambiente, o circa 25 gradi Celsius. Per recuperare il materiale, preparatevi con un contenitore etichettato in modo appropriato.Con l'umidità e la temperatura stabili, aprire la camera, rimuovere il materiale richiesto e posizionarlo nel contenitore etichettato. Restituire tutto il materiale rimanente alla camera ambientale e ristabilire le condizioni scelte. Quindi, prendi il materiale invecchiato per creare campioni invecchiati.Questo materiale invecchiato è allineato su una superficie di taglio autoguarigione. Le sue linee di presa sono state contrassegnate come prima. Impostare il bordo dritto per rimuovere cinque millimetri da un lato del campione.Tagliare questa quantità per rimuovere eventuali danni dalla manipolazione durante il processo di invecchiamento. Continuare a creare i campioni nello stesso modo del materiale non forato. Al termine, i campioni sono pronti per l'uso in esperimenti di prova di trazione.Per le prove di carico eseguite con un capstan fisso, i grafici di carico contro estensione di diversi campioni mostrano che i campioni sono scivolati. Ciò riflette la difficoltà di fissare il materiale. Al contrario, con un capstan rotante le curve sono lisce e coerenti.Il materiale è un laminato unidirezionale in polietilene ad altissima massa molecolare. Questa distribuzione della sollecitazione di errore viene tracciata utilizzando il ridimensionamento weibull. I dati sono per i provini di laminato unidirezionale PPTA che una lunghezza di gauge di 300 millimetri e una larghezza di 30 millimetri tagliano lungo la direzione dell'ordito con un carico di 10 millimetri al minuto.C'è un outlier a bassa resistenza che dovrebbe essere studiato. Per confronto, vengono tracciati gli stessi dati tranne che con l'outlier escluso. Si noti la modifica dell'asse orizzontale.Seguendo questa procedura, la spettroscopia molecolare potrebbe essere utilizzata per rispondere a domande sui cambiamenti chimici nel materiale dovuti all'esposizione al calore e all'umidità. Si prega di ricordare che il bisturi medico è estremamente affilato e devono essere prese le cure appropriate per evitare lesioni.

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