Испытания пластмасс на растяжение при низкой, повышенной или высокой скорости деформации
Измерение кривых напряжения/деформации в процессе испытания пластмасс на растяжение при больших скоростях деформации сообщает данные для моделирования удара (например, в автомобильной промышленности).
Цель и стандарты Требования к испытанию / оборудованию Испытательные системы Брошюра «Пластмассы»
Стандарты и цели испытаний на быстрое растяжение SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, рекомендация VDA 287
Измерение кривых напряжения/деформации при больших скоростях деформации сообщает сведения о дизайне для моделирования удара (например, в автомобильной промышленности). В настоящее время разрабатывается международный стандарт для переменных скоростей деформации, охватывающий статические и высокоскоростные испытания на растяжение.
- SAE J 2749 определяет испытание и требования к оборудования в общей форме
- ISO 18989 - это проект стандарта для регламентирования методики испытаний на растяжение с переменными скоростями деформации в диапазоне от статики до более чем 150 об/сек. Этот проект базируется на:
- VDA 287, рекомендации ассоциации автопроизводителей Германии (VDA).
- Стандарт ISO 22183 определяет критерии качества для динамического метода силоизмерения и, таким образом, позволяет единообразно оценивать измеренные кривые с точки зрения их качества
- ISO 18872 - это скорее теоретический подход с общими определениями и методом экстраполяции результатов на более высокие скорости деформации. Этот стандарт используется редко.
Измерение характеристик при растяжении с высокой скоростью деформации проводится на регламентированных образцах в известных условиях кондиционирования при скоростях отрыва, от статического испытания до примерно 5 м/с. Так, например, на образцах типа 3 по ISO 8256 достигается скорость деформации до 200 1/с.
Требования к испытанию
Для таких испытаний обычно используются гидравлические быстроразрывные машины (их также называют высокоскоростные испытательные машины), у которых испытательный поршень посредством сохраненной в аккумуляторах гидравлической энергии кратковременно ускоряется до необходимой скорости испытания. На машинах такого типа можно проводить измерения как при низких, так и при высоких скоростях.
Испытания в скоростном диапазоне свыше 1,5 м/с также можно проводить на копрах с падающим грузом для испытаний пластмасс. Здесь испытательная конструкция напоминает испытание на ударное растяжение, при котором образец зажимается с одной стороны, а на другой конец устанавливается поперечный хомут, передающий энергию перемещения падающего груза в образец. Проведение испытаний с малыми скоростями на копре с падающим грузом не имеет смысла по причине малой высоты сброса и слишком большой массы груза.
Важным аспектом для информативности испытания является применение подходящего экстензометра / системы измерения перемещения, способной определять как скорость тянущего зажима или поперечного хомута, так и деформацию образца с высоким разрешением и с достаточной скоростью. По этой причине обычно используют быстрые камерные системы с принципом анализа 2D DIC.
Силоизмерение осуществляется с помощью жесткой системы малой массы, которая помимо хорошей точности измерения и быстрой регистрации измеренных значений (более 200 кГц) должна обладать по возможности большой механической собственной частотой. Период этих собственных колебаний должен быть по крайней мере в 8-10 раз меньше длительности измерения вплоть до важного измеряемого события испытания.
Теоретически перемещение тянущего зажима должно без промедления ускоряться до желаемой скорости отрыва и затем оставаться постоянным. Для максимального приближения к этому идеалу между испытательным поршнем и захватом используется дополнительный элемент малой массы, который называют тягой мертвого хода (lost motion bar). Этот элемент совместно с захватом определяет динамическое прохождение процесса деформации, поэтому имеет выдающееся значение для присвоения диаграммы напряжения/деформации необходимой третьей оси, скорости деформации (strain rate).
Испытания проводятся преимущественно в нормальных климатических условиях по ISO 291. При необходимости исследования характеристик пластмасс при быстром растяжении в широком температурном диапазоне предлагаются термокамеры, интегрируемые в рабочую зону высокоскоростной испытательной машины.
