ISO 14126 | ASTM D3410: Shear Loading Compression
As normas ISO 14126 e ASTM D3410 descrevem o ensaio de compressão com aplicação de força via cisalhamento (Shear Loading Compression) em compósitos. O objetivo deste método de ensaio padrão é a determinação das características de compressão no plano do laminado.
Neste método, a força de compressão é transmitida via forças de cisalhamento para a amostra no dispositivo de ensaio e normalmente munida com superfícies coladas. Com o comprimento livre de fixação de tamanho suficiente é obtida na região central não apoiada da amostra uma distribuição homogênea da tensão.
Uma vantagem é a boa condução axial da amostra durante o ensaio assim como a eliminação da aplicação de força sobre as superfícies frontais. Dessa forma, a necessidade de usinagem de alta precisão das superfícies frontais das amostras é eliminada.
Também a norma DIN EN 2850 descreve o Shear Loading Compression Test em compósitos (Tipo A).
Shear Loading Compression conforme ISO 14126 , ASTM D3410
O método Shear Loading Compression foi normalizado nos anos 80 na ASTM D3410 como dispositivo de ensaio Celanese com elementos de trava cônicos. Contudo, no dispositivo Celanese, variações das espessuras das amostras causaram o suporte linear indesejado dos elementos de fixação cônicos. Nas normas DIN 65375 e DIN EN 2850 (Tipo A) os dispositivos Celanese modificados com cunhas planas guiadas resolvem este problema.
IITRI nos EUA desenvolveu um dispositivo de atuação similar com colunas-guia o qual substitui na ASTM D3410 atualmente vigente o antigo dispositivo Celeanese. Também aqui no dispositivo Celanese modificado a amostra de compressão é fixada em cunhas planas guiadas.
A amostra de compressão é primeiramente inserida nos mordentes de cunha, sendo que uma ferramenta auxiliar separada é frequentemente útil para tal. Na sequência, os mordentes de cunha com a amostra instalada serão inseridos no dispositivo de compressão guiado.
A pressão de fixação durante o ensaio é gerada pelo efeito de cunha através da atuação da força longitudinal. Contudo, isso pode causar movimentos das cunhas e, portanto, uma carga não homogênea sobre a amostra.
Para a determinação da validade do ensaio de compressão por meio de quantificação de deformações de flexão sobrepostas (Percent Bending) é feita uma medição de deformação com strain gage de medição separada, aplicada de forma centrada nos dois lados. Para a determinação da deformação de compressão será considerada a média dos sinais de strain gage.
Com o dispositivo hidráulico de compressão HCCF patenteado, originalmente desenvolvido pela IMA Dresden e disponível na ZwickRoell, ensaios de compressão em compósitos podem ser realizados em conformidade com os métodos de ensaio Shear Loading Compression usuais.
O HCCF possui acessibilidade muito boa, manuseio simplificado e mordentes fixos os quais permanecem exatamente alinhados também durante o processo de ensaio.
O método Shear Loading Compression é adequado para materiais compósitos mono-direcionais com resistências menores na direção das fibras, assim como ensaio de compressão em tecidos e laminados de compósitos multi-direcionais.
Em materiais compósitos reforçados por fibra de carbono com altas resistências e em ensaios de compressão com laminados mono-direcionais em direção das fibras (UD0°) a introdução de força exclusivamente via forças de cisalhamento frequentemente não é mais suficiente. Ocorrem modos de falha não válidos (End Crushing, falha de superfície colada) ou resistências à compressão menores em decorrência da distribuição não homogênea da tensão no segmento livre da amostra. Neste caso, é melhor aplicar o método Combined Loading Compression.
Dispositivo de compressão (Shear-loading), execução IITRI
- Área de aplicaçãoO dispositivo de compressão é utilizado para o ensaio de materiais compósitos fibrosos conforme ASTM D 3410.
- Descrição funcionalO dispositivo de compressão está baseado no princípio de fixação por cunha.O dispositivo é constituído pelos seguintes componentes: alojamento superior, corpo de suporte de amostras, 3 jogos de mordentes de cunha, gabarito de centralização.
Com o auxiliar de centralização a amostra e os mordentes de cunha são alinhados exatamente entre si.A amostra fixada é inserida em conjunto com os mordentes de cunha no corpo de suporte de amostras inferior.O corpo de suporte de amostras superior é empurrado para dentro do alojamento superior.As partes do dispositivo são juntadas.Os pinos de centralização asseguram o alinhamento dos suportes de amostras superior e inferior.
- Vantagens:
- Auxiliar de centralização para o alinhamento da amostra
- Para forças de compressão de até 220 kN
- Grande faixa de temperatura de -70… 300 °C
- Não há necessidade de usinagem do lado frontal das amostras
Dispositivos de compressão hidráulicos para materiais compósitos (HCCF)
- Área de aplicação
- Ensaio conforme ISO 14126, prEN2850, Airbus AITM 1-0008, ASTM D 3410, ASTM D 6641, JIS K 7076, RAE TR 88012 CRAG métodos 400 e 401, QVA-Z10-46-38, ASTM C 1358, Airbus documento X88SP1105735:“Compression plain test according to AITM 1.0008 A1 and A2 with ZwickRoell HCCF”
- Ensaios de compressão “Plain“, “Open Hole“ e “Filled Hole“ com introdução da força por meio de fixação (Shear Loading) ou com introldução de força combinada com escoramento no lado frontal e fixação simultânea (Combined Loading)
- Descrição funcionalO dispositivo de compressão hidráulico para materiais compósitos (HCCF = Hydraulic Composites Compression Fixture) é utilizado para determinação das características de compressão em materiais compósitos reforçados por fibras longas.Por default, a medição da deformação é feita com DMS (strain gage) nos dois lados (comprimento da malha > 3 mm).
O dispositivo de compressão possui um furo de conexão na parte superior.Na parte inferior, ele é montado sobre uma placa de compressão.Para amostras nas quais a distância entre os adesivos e o comprimento livre de fixação são no mínimo 2 mm maiores do que o comprimento de medição inicial, pode ser utilizada de forma customizada uma célula de carga tipo Clip-on com dispositivo de fixação e medição nos dois lados.
Vantagens:
- Pode ser utilizado para ensaios na faixa de temperatura ampliada de -60 °C até +150 °C.
- A construção aberta em forma de C permite a troca confortável das amostras e facilita a utilização de sistemas de medição da variação do comprimento.
- Em virtude da forma de construção o alinhamento das amostras é extremamente exato.
- O princípio de fixação hidráulico de fechamento paralelo providencia a aplicação de força livre de stick-slip e, portanto, livre de flexão, com velocidade de deformação praticamente constante.
- Os dois suportes de amostras estão exatamente alinhados entre si em virtude das colunas-guia precisas.
- Guias esféricas de baixa fricção impedem o comprometimento dos resultados de medição.
- A fixação magnética dos mordentes móveis facilita a troca de amostras e a limpeza das superfícies de fixação
