ISO 527-4 Propriétés de traction de l'isotrope et orthotropeFibre-Les composites en plastique renforcé

Comment effectuer un test de traction sur des matériaux composites selon ISO 527-4

ISO 527-4 est une norme de test internationale pour déterminer les propriétés de traction defibre-Les composites en plastique renforcé. ISO 527-4 couvre les conditions de test pour les composites non unidirectionnels isotropes et orthotropes et fait référence à ISO 527-1. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d'un test de traction ISO 527-4, y compris un aperçu de l'équipement, des logiciels et des échantillons nécessaires. Cependant, toute personne prévoyant d'effectuer des tests à l'ISO 527-4 ne devrait pas considérer ce guide comme un substitut adéquat pour lire la norme complète.

Que mesure ISO 527-4?

Un test ISO 527-4 est effectué en appliquant une force de traction à un échantillon et en mesurant diverses propriétés de l'échantillon sous contrainte. Il est effectué sur une machine d'essai universelle (également appelée machine à test de traction) à une vitesse de croisement fixe qui dépend de la géométrie de l'échantillon et du type de test choisi. ISO 527-4 mesure les propriétés de traction suivantes:

Ratio de Poisson - Le rapport de la variation de la déformation transversale à axiale entre 0,05% et 0,25%

Module d'élasticité - La pente de la réponse de contrainte / déformation de l'échantillon, généralement déterminée entre 0,05% et 0,25%

Déformation de traction à la résistance à la traction - la tension de traction correspondant à la résistance à la traction

Résistance à la traction - la contrainte maximale appliquée pendant le test (généralement la contrainte à la rupture)

ISO 527-4 est-il la bonne norme pour vous?

Une large gamme de tests différents est nécessaire afin de caractériser pleinement les matériaux composites anisotropes et hétérogènes. L'ISO 527-4 est l'un des tests les plus élémentaires effectués sur des matériaux composites et est largement utilisé pour évaluer, qualifier et certifier leurs propriétés de traction. ISO 527-4 peut être utilisé pour les composites avec à la fois continue et discontinufibrerenforts, tandis que l'ISO 527-5 est destiné à testerfibreComposites. Plastiques renforcés par des particules ou courtfibrespeut être testé avec ISO 527-2. Des méthodes de test préconfigurées pour toutes ces normes, ainsi que beaucoup d'autres, peuvent être trouvées dansKason'sLogiciel de test universel.

Spécimens

ISO 527-4 définit trois types d'échantillons de test.

Les spécimens de type 1B sont unmouléType «chien-os» adapté aux tests courtsfibreMatériaux renforcés avec une matrice thermoplastique.

Les échantillons de type 2 sont rectangulaires avec une coupe transversale constante et conviennent pour testerfibreMatériaux avec des matrices thermodurcies et thermoplastiques. Les échantillons de type 3 sont similaires aux échantillons de type 2 avec l'ajout d'onglets d'extrémité, qui sont courants dans les tests composites afin d'éviter que l'échantillon soit endommagé par les poignées.

Mesure des échantillons

Tous les échantillons doivent être mesurés avant les tests conformément à l'ISO 16012 ou ISO 23529.micromètresdevrait être adapté pour effectuer ces mesures. Pour que le système d'essai affiche des mesures de contrainte plutôt que de simples mesures de force, les opérateurs seront invités à saisir la zone de coupe transversale (épaisseur et largeur) de l'échantillon, car la contrainte est calculée en divisant la force appliquée par la zone transversale de l'échantillon (il est montré en unités de PSI, PA, KPA,GPA, etc). Bien que l'épaisseur et la largeur des échantillons rigides nécessitent des précisions de mesure différentes, il est courant d'utiliser le même dispositif de mesure pour les deux. Soit cylindrique ou rectangulairemicromètreDes conseils peuvent être utilisés, en supposant qu'ils répondent aux dimensions requises par ISO 16012.

La fonction de dispositif de mesure de l'échantillon automatique dans Universal permet aux opérateurs de se connecter jusqu'à deux appareils (micromètresouétriers) au logiciel de test. Les données de mesure seront téléchargées directement dans le logiciel de test, éliminant les risques d'erreurs d'entrée et augmentant l'efficacité du test.

Système de test des matériaux

ISO 527-4 peut être effectué sur une machine de test universelle sur un dessus de table ou un modèle de plancher. Un 100 ou 250KNle système est généralement requis lors du test du carbonefibrecomposites, bien qu'un 30KNou 50KNLe système de modèle de table peut être suffisant pour tester le verrefibreComposites.

Mesure de la souche

Un certain nombre de dispositifs différents sont disponibles pour mesurer la contrainte lors des tests ISO 527-4. Lorsqu'elles sont utilisées avec une instrumentation appropriée, les jauges de déformation de résistance électrique liées fournissent une méthode pour déterminer la déformation sous la zone active (généralement quelques mm²) de la jauge. Les jauges de tension se composent généralement d'une mince grille de papier d'aluminium sur un support organique et peuvent être utilisées pour tester à une large gamme de températures de cryogénique à plus de 200 ° C. Les jauges de contrainte nécessitent un conditionnement afin de générer un signal électrique utile, et un adaptateur facile à utiliser est disponible avec l'électronique standard d'une machine d'essai.

Une gamme d'options d'extenomètre est également disponible en fonction des besoins de votre laboratoire. Le type le plus simple est un périphérique clip-on qui doit être coupé directement sur l'échantillon au début de chaque test et retiré avant que l'échantillon ne se casse. L'extenomètre à clip-on de la série de longueur de jauge fixe 2630 convient à la mesure de la déformation axiale. Un extenomètre à clip-on biaxial est disponible pour les tests qui nécessitent la mesure de la déformation axiale et transversale pour la détermination du rapport de Poisson.

L'extenomètre qui se fixe automatiquement à l'échantillon sans interférence par l'opérateur de test. Ceci est utile dans les laboratoires ayant des besoins à haut débit, car il élimine le besoin long de manipulation manuelle par l'opérateur et fournit également un placement plus cohérent sur un grand nombre de spécimens. Le placement cohérent entraîne des valeurs de module plus reproductibles.

Les matériaux composites sont souvent destinés à une utilisation dans l'industrie aérospatiale et doivent donc être résilients à des conditions de température extrêmes. Pour simuler ces conditions, des tests ISO 527-4 peuvent être effectués à l'intérieur d'une chambre de température où LN2 ou CO2 sont utilisés pour chauffer ou refroidir la chambre à des températures spécifiques à l'application. Des jauges de contrainte ou des extenomètres à clip-on peuvent être utilisées jusqu'à une température maximale de 200 ° C. Un extenomètre vidéo avancé sans contact peut également être utilisé, ce qui a l'avantage d'être placé en dehors de la chambre de température. L'AVE2 ne touche pas physiquement l'échantillon et n'a donc pas besoin d'être retiré de l'échantillon avant l'échec. Cela élimine la nécessité pour l'opérateur d'essai d'ouvrir et de fermer la porte de la chambre pendant les tests.

Chambre d'essai

Les chambres de température utilisent des éléments de convection à air forcé et de chauffage résistif pour atteindre des températures élevées et un refroidissement liquide de l'azote ou du dioxyde de carbone pour atteindre des températures basses. La gamme Kason de chambres environnementales offre des capacités de test de température étendues pour évaluer les propriétés des matériaux dans des conditions de test non ambitieuse. Une gamme complète de poignées complémentaires,tilrodset des extenseurs sont disponibles.

Contrôle du test

Les tests ISO 527-4 sont effectués à une vitesse de croisement constante. La vitesse de test prescrite dépend du type d'échantillon et du type de test effectué. Par exemple, les tests effectués pour le contrôle de la qualité de routine peuvent être exécutés à des vitesses plus rapides (5 et 10 mm / min) que celles utilisées pour la qualification (2 mm / min).

Calculs et résultats

Lors de la présentation des résultats des tests, il est important de s'assurer que les termes de mesure sont correctement définis afin d'assurer la conformité à l'ISO 527-4 et de faciliter la comparaison des données entre différents laboratoires.

Stress en traction / résistance à la traction: la contrainte de traction est déterminée en divisant la force à un point donné par la zone d'échantillon moyen. La résistance à la traction d'un échantillon est la contrainte de traction maximale obtenue avant l'échec.

Déformation de traction / contrainte de traction à la défaillance: la contrainte de traction est la déformation d'ingénierie mesurée par le dispositif de mesure de déformation (jauge de déformation ou extenomètre). La déformation de défaillance de la traction est la déformation correspondant à la résistance à la traction.

Module: le module est défini comme la pente de la réponse contrainte-déformation entre 0,05% et 0,25% de déformation à moins que des valeurs alternatives ne soient données dans la spécification du matériau. Étant donné que le calcul du module commence à 0,05% de déformation, il est extrêmement important que des pré-stress appropriées soient appliquées au matériau pour éliminer toutes les forces de relâchement ou de compression induites de saisir l'échantillon. Il ne doit pas dépasser 0,05% de souche ou 1% de la résistance à la traction du matériau.

Le rapport de Poisson: le rapport de Poisson est déterminé en prenant le rapport de la variation de la déformation transversale à la variation de la déformation axiale sur la même plage de déformation axiale utilisée pour déterminer le module (0,05% à 0,25%).