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

Авторы хотели бы отметить Стюарт Ли Феникс за его полезные обсуждения, Майк Райли за его помощь с механической установки испытания, и Honeywell для пожертвование некоторых материалов. Финансирование Эми Энгельбрехт-Вигганс было предоставлено в рамках гранта 70NANB17H337. Финансирование Ajay Krishnamurthy было предоставлено в рамках гранта 70NANB15H272. Финансирование Аманда Л. Форстер было предоставлено от Министерства обороны через межведомственное соглашение R17-643-0013.

1. Процедура резки для образцов варп-направления, которые вырезаны перпендикулярно оси рулона
<ol><li>Определите болт однонаправленного материала, который будет протестирован. ПРИМЕЧАНИЕ: Существует не деформации (используется для описания направления перпендикулярно оси рулона) и ут...

<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>

Правильное определение направления волокна имеет решающее значение. Преимущество метода, описанного в шагах 1.4-1.6 протокола, заключается в том, что существует полный контроль над тем, сколько волокон используется для запуска процесса разделения. Однако это не означает, что существует п...

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) помогает правоохранительным органам и органам уголовного правосудия обеспечить безопасность, надежность и высокоэффективную программу решение долгосрочной стабильности высокопрочных волокон, используемых в бронежилетах. Предварительная работа1,2была сосредоточена на поле отказа бронежилетов из материала поли (p-phenylene-2,6-бензобисоксазол), или PBO, что привело к серьезной редакции Национального института юстиции (NIJ's) бронежилет стандарт 3. С момента выпуска этого пересмотренного стандарта, работа продолжалась в NIST для изучения механизмов старения в других широко используемых волокон, таких как ультра-высоко-молярно-массовый полиэтилен (UHMMPE)4 и поли (p-фенилен терефтаамид), или PPTA, широко известный как арамид. Однако вся эта работа была сосредоточена на старении пряжи и одиночных волокон, что наиболее актуально для тканых тканей. Тем не менее, многие конструкции бронежилетов включают в себя ламинированные UD. УД ламинатов построены из тонких слоев волокна (lt;0.05 мм), гдеволокна в каждом слое параллельны друг другу 5,6,7 и броня построена путем укладки тонких листов в чередующихся ориентаций, как показано на дополнительной рисунке 1а. Эта конструкция полагается тяжело на сеятельной мелине для того чтобы держать волокна в каждом слое вообще параллельно, как увидено в дополнительной рисунке 1b,и поддерживать номинально ориентацию 0'/90'.90'. Как тканые ткани, UD ламинатов, как правило, построены из двух основных вариаций волокна: арамид или UHMMPE. Ud ламинатов обеспечивают несколько преимуществ для бронежилетов дизайнеров: они позволяют более низкой массы брони системы по сравнению с теми, используя тканые ткани (из-за потери прочности во время ткачества), устранить необходимость тканой конструкции, и использовать меньшего диаметра волокон обеспечить аналогичную производительность тканых тканей, но при меньшем весе. Ранее было показано, что PPTA устойчива кдеградации, вызванной температурой и влажностью 1,2,но связующего может играть значительную роль в производительности ламината UD. Таким образом, общее воздействие среды использования на PPTA основе брони неизвестны8.
На сегодняшний день, только очень предварительная работа была выполнена для того чтобы охарактеризовать вызревание смол связующего используемого в этих laminates UD и влияния связующего вызревания на баллистической деятельности ламината UD. Например, во время разработки протокола кондиционирования, используемого в NIJ Standard-0101.06, у ламинатаUD были обнаружены визуальные признаки делемизации и сокращения в V50 после старения 1,2,8. Эти результаты свидетельствуют о необходимости глубокого понимания свойств материала со старением, с тем чтобы оценить долгосрочные структурные характеристики материала. Это, в свою очередь, требует разработки стандартизированных методов для изучения несостоятельности свойств этих материалов. Основными целями этой работы являются изучение методов и передовой практики для точного тестирования механических свойств материалов ламинированного UD и предложить новую методологию испытаний этих материалов. В этой работе также описаны лучшие практики по старению материалов ламинированного UD.
Литература содержит несколько примеров тестирования механических свойств ламината UD послегорячего прессования нескольких слоев в жесткий образец 9,10,11. Для жестких композитных ламинатов можно использовать ASTM D303912; однако, в этом исследовании, материал толщиной около 0,1 мм и не жесткий. Некоторые материалы UD ламината используются в качестве прекурсоров, чтобы сделать жесткие баллистические защитные изделия, такие как шлемы или баллистически устойчивые пластины. Тем не менее, тонкий, гибкий ламинированный UD также может быть использован, чтобы сделать бронежилет9,13.
Целью этой работы является разработка методов изучения производительности материалов в мягких бронежилетах, поэтому методы, связанные с горячим нажатием, не были изучены, поскольку они не являются репрезентативными от того, как материал используется в мягких бронежилетах. ASTM International имеет несколько тест-метод стандартов, связанных с тестированием полос ткани, в том числе ASTM D5034-0914 Стандартный метод испытаний для ломая прочность и удлинение текстильных тканей (Grab Test), ASTM D5035-1115 Стандартный тест Метод для Breaking Force и удлинения текстильных тканей (Метод полосы), ASTM D6775-1316 Стандартный метод испытаний для ломая прочность и удлинение текстильного Webbing, ленты и плетеного материала, и ASTM D395017 Стандартная спецификация для Завязка, неметаллические (и присоединение методы). Эти стандарты имеют несколько ключевых отличий с точки зрения используемых испытательных захватов и размера образца, как упоминалось ниже.
Методы, описанные в ASTM D5034-0914 и ASTM D5035-1115, очень похожи и ориентированы на тестирование стандартных тканей, а не высокопрочных композитов. Для испытаний в этих двух стандартов, челюсти лица ручки гладкие и плоские, хотя изменения допускаются для образцов с отказом стресс больше, чем 100 Н / см, чтобы свести к минимуму роль палкой скольжения основе отказа. Предлагаемые изменения для предотвращения скольжения являются колодки челюсти, пальто ткани под челюстями, и изменить челюсть лицо. В случае этого исследования, усилие отказа образца составляет приблизительно 1000 N/cm, и таким образом, этот тип захватов приводит к чрезмерному проскальзыванию образца. ASTM D6775-1316 и ASTM D395017 предназначены для гораздо более прочных материалов, и оба полагаются на капстанные ручки. Таким образом, это исследование было сосредоточено на использовании capstan ручки.
Кроме того, размер образца значительно варьируется между этими четырьмя стандартами ASTM. Стандарты webbing и обвязки, ASTM D6775-1316 и ASTM D395017, указать, чтобы проверить всю ширину материала. ASTM D677516 определяет максимальную ширину 90 мм. В отличие от этого, ткань стандарты14,15 ожидать, что образец будет сокращен шириной и указать либо 25 мм или 50 мм шириной. Общая длина образца варьируется от 40 см до 305 см, а длина колеи варьируется от 75 мм до 250 мм в зависимости от этих стандартов ASTM. Поскольку стандарты ASTM значительно различаются в зависимости от размера образца, для этого исследования были рассмотрены три различных ширины и три разных длины.
Терминология, относящаяся к подготовке образца в протоколе, заключается в следующем: болт к болту, материал относится к разделенной части ламината UD, и образец относится к отдельной части, которая будет проверена.

<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

Многие конструкции бронежилетов включают однонаправленные (UD) ламинаты. УД ламинатов построены из тонких (злт;0,05 мм) слоев высокопроизводительных пряжи, где пряжи в каждом слое ориентированы параллельно друг другу и удерживаются на месте с помощью связующих смол и тонких полимерных пленок. Броня построена путем укладки однонаправленных слоев в различных ориентациях. На сегодняшний день была проведена лишь очень предварительная работа по характеристике старения связующих смол, используемых в однонаправленных ламинатах, и воздействия на их работу. Например, во время разработки протокола кондиционирования, используемого в Национальном институте правосудия Standard-0101.06, у ламинированных UD были обнаружены визуальные признаки делемизации и сокращения V50,что является скоростью, с которой половина снарядов ожидается перфорировать броню, после старения. Для понимания долгосрочной производительности бронетанков, построенных из этих материалов, необходимо лучшее понимание изменений материального свойства в ламинатах UD. В настоящее время не рекомендуется использовать стандарты для механического изучения однонаправленных (UD) ламинированных материалов. В этом исследовании рассматриваются методы и рекомендации по точному тестированию механических свойств этих материалов и предлагается новая методология испытаний этих материалов. Также описаны рекомендации по старению этих материалов.

Многие итерации резки и тестирования были выполнены для изучения нескольких различных переменных. Некоторые переменные, которые были рассмотрены включают технику резки и режущий инструмент, скорость тестирования, размер образца, и ручки. Одним из важнейших выводов б...

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

Целью исследования была разработка протоколов для подготовки последовательных образцов для точного механического тестирования высокопрочных арамидных или сверхвысоко-молярных масс гибких однонаправленных композитных материалов ламината протоколы для выполнения искусственного старения на этих материалах.

Процедуры резки, тензильное тестирование и старение гибких однонаправленных композитных ламинатов

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

Этот протокол может помочь ответить на ключевые вопросы в области разработки бронежилетов, определив повторяемую процедуру для проверки механических свойств гибких однонаправленных композитных тканей. Прямой, чистый разрез хорошо ориентируется с направлением волокна имеет решающее значение для точного измерения отказа стресса, предотвращая дополнительные источники ошибки. Этот метод заполняет пробел в текущих испытаниях, позволяя допроса свойства материала без горячего нажатия, что является более репрезентативным его использования в мягких бронежилетах.Разверните болт однонаправленного материала для тестирования на рабочую поверхность. Расмотаемая часть является материалом-предшественником. Визуально убедитесь, что принципиальное направление волокна параллельно ширине болт.Далее, получить скальпель, чтобы изолировать материал-предшественник. Создайте вкладку, сделав разрез параллельно направлению волокна. Затем сделайте еще один параллельный разрез на три миллиметра.Вручную схватить вкладку и оторвать его, чтобы разоблачить волокна на слое под ним. Потяните, пока два слоя не будут разделены по всей длине материала-предшественника. Удалите любые свободные волокна с края вкладки, что сосед подвергаются поперечных волокон.Они могут быть до одного-двух миллиметров от пути вкладки. Продолжайте, отделяя кусок материала-предшественника от болта. Переверни материал, чтобы новым направлением волокна принципа было направление деформации.Теперь отметь линии сцепления на материале, выровненный в направлении weft. Эти линии являются набор расстояния от и параллельно сократить края материала. Еще раз, вырезать вкладку в материале, а затем вытащить вкладку, чтобы определить принципиальное направление волокна для образца, который будет вырезан из материала.Направление волокна должно быть перпендикулярно линиям сцепления. Возьмите материал к соответствующему самовосстановления сетки резки коврик. Аккуратно согласуйте направление волокна с линиями сетки на коврике.Убедитесь, что направление волокна в материале приведено в соответствие с линиями сетки. Избегайте повреждения материала и закрените его на режущей коврик, лентой его углы. Используйте медицинское лезвие и прямой край, чтобы вырезать образцы из материала.Поместите прямой край на нужную ширину образца и выровнять его с сеткой на режущей коврик. Зажим концы прямого края на месте и убедитесь, что он по-прежнему правильно расположен. Вырежьте образец вдоль прямого края с постоянной скоростью и давлением.Unclamp прямой край, заботясь, чтобы не переместить материал. Затем удалите образец. Это все образцы, полученные после повторения резки шаги для максимального производства образцов.Приготовьтесь отметить точки для отслеживания образца для использования с помощью видео-экстенсометра. Для согласованности используйте шаблон, размещенный над образцом. Отметь точки датчика постоянным маркером.Убедитесь, что на образце видны следы, позволяющие измерять напряжение. Затем отведать образец на универсальную испытательное машину. Там вставьте конец образца через зазор в капстане и поднесите его к линии сцепления, образуя петлю.Центр образца на капстане ручки. Сохраняя по центру образец, поверните капстан в нужное положение. Используйте натяженное устройство, чтобы держать образец на месте, прежде чем заблокировать капстан на месте.Завершите монтаж образца, повторяя те же шаги с другим концом. Когда сделано, применить небольшую предустановку из двух ньютонов и записывать фактическую длину датчика. Теперь наймите прибор для выполнения напряженного теста при постоянных 10 миллиметрах в минуту и начните испытания.Для тестирования испытательная машина применяет постоянную скорость расширения к образцу во время записи нагрузки и перемещения. Тест продолжается до тех пор, пока в образце не произойдет перерыв. Этот участок является типичной кривой нагрузки по сравнению с кривой перемещения для этих экспериментов.При наблюдении за дисплеем, 90%-ное снижение наблюдаемой нагрузки указывает на разрыв в образце. Запись максимального напряжения и соответствующей деформации отказа. После составления плана исследования, вырезать материал, необходимый для каждого условия, которые будут проверены.Полосы должны быть достаточно широкими, чтобы дать необходимые образцы и иметь дополнительные 10 миллиметров или более. Поместите полоски для воздействия окружающей среды в лоток. В экологической камере, установить свою программу для сухих условий комнатной температуры и дать ему стабилизироваться.После того, как камера стабилизировалась, поместите образец лоток внутри от стен или любых точек конденсации. Следующая программа камеры для достижения целевой температуры для экологического исследования. Когда температура стабильна, запрограммировать камеру для достижения целевой влажности.Когда пришло время извлечь выдержанный материал, запрограммировать камеру, чтобы уменьшить относительную влажность примерно до уровня лаборатории. После того, как влажность стабилизируется, запрограммировать температуру, чтобы упасть до комнатной температуры, или около 25 градусов по Цельсию. Чтобы получить материал, будьте подготовлены с соответствующим маркировкой контейнера.При стабильной влажности и температуре откройте камеру, удалите необходимый материал и поместите его в помеченный контейнер. Верните все оставшиеся материалы в экологическую камеру и верните выбранные условия. Затем возьмите выдержанный материал для создания выдержанных образцов.Этот выдержанный материал выровнян на поверхности вырезывая собственной стороны. Его линии сцепления были отмечены, как и прежде. Навелите прямой край, чтобы удалить пять миллиметров с одной стороны образца.Обрезать эту сумму, чтобы удалить любые повреждения от обработки во время процесса старения. Продолжайте создавать образцы таким же образом, как неагифованный материал. После этого образцы готовы к использованию в экспериментах по тестированию.Для нагрузочных тестов, выполненных с фиксированным капстаном, нагрузка по сравнению с участками расширения нескольких образцов показывает, что образцы поскользнулись. Это отражает сложность обеспечения безопасности материала. В отличие от этого, с вращающимся капстаном кривые гладкие и последовательные.Материал является сверхвысоким молекулярным массовым полиэтиленовым однонаправленным ламинатом. Распределение стресса сбоя построено с помощью масштабирования Weibull. Данные по однонаправленным образцам ламината PPTA длиной 300 миллиметров и шириной 30 миллиметров разрезаются вдоль направления деформации с нагрузкой 10 миллиметров в минуту.Существует низкая прочность выброс, который должен быть исследован. Для сравнения, те же данные построения, за исключением выброса исключены. Обратите внимание на изменение горизонтальной оси.После этой процедуры молекулярная спектроскопия может быть использована для ответа на вопросы о химических изменениях в материале из-за воздействия тепла и влажности. Пожалуйста, помните, что медицинский скальпель является чрезвычайно острым и соответствующие меры должны быть приняты, чтобы избежать травм.

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

Ультразвуковая сварка термопластических композитных купонов для механической Характеристика сварных соединений через одного круга сдвига тестирования

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

Тестирование наночастиц Release из композита, содержащего наноматериал с помощью системы, Камерный

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

Влагоотведение тесты для однонаправленных материалов: Измерения капиллярных параметров для оценки капиллярного давления в жидких Композитный процессов формования

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

Магнит помощь композитного производства: Гибкая новую технику для достижения высокой консолидации давление в вакуумной мешок/Lay-до процессов

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

Искусственное термическое старение полиэстера усилено и поливинилхлоридное покрытие технических тканей

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

Калибровочные процедуры для реологии ортогональной суперпозиции

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

Выполнение испытаний на Y-образную резку, установленных на микроскопе

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

Измерение механических свойств армирующих стекловолокно полимерных композиционных ламинатов, полученных различными технологическими процессами

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

Изготовление гибкой подложки для комбинационного рассеяния комбинационного рассеяния (SERS) на основе полидиметилсилоксана (PDMS) для сверхчувствительного детектирования

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