Uốn cong năm điểm

Thử nghiệm uốn năm điểm là một phương pháp chuyên biệt để đánh giá hiệu suất cơ học của các tấm kết cấu, đặc biệt là khả năng chịu lực cắt phẳng. Phương pháp này đánh giá các đặc tính cắt lăn của tấm, một yếu tố quan trọng để hiểu rõ hiệu suất của tấm dưới tải trọng thực tế.

Với cấu hình năm điểm, mẫu thử được đỡ tại ba điểm từ bên dưới, với hai điểm tải trọng được đặt từ phía trên. Thiết lập này tạo ra một vùng ứng suất cắt xác định bên trong lõi tấm, cho phép các kỹ sư đo lường ứng xử của vật liệu khi chịu uốn và cắt đồng thời.

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp phổ biến như tấm sandwich, vật liệu composite nhiều lớp và kết cấu liên kết, bao gồm hàng không vũ trụ , xây dựng , sản xuất ô tô và kỹ thuật hàng hải. Bằng cách hiểu rõ hiệu suất của vật liệu trong các điều kiện tải trọng này, các kỹ sư có thể thiết kế sản phẩm với hệ số an toàn và độ bền phù hợp.

Tiêu chuẩn ASTM D2718 quy định các quy trình thực hiện thử nghiệm cắt phẳng trên các tấm kết cấu bằng phương pháp uốn năm điểm . Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn về kích thước mẫu, tốc độ tải, cấu hình nhịp đỡ và cách diễn giải dữ liệu để đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại.

Các lĩnh vực chính được đề cập bao gồm:

• Chuẩn bị mẫu – Độ dày của tấm, độ chính xác cắt và yêu cầu về xử lý độ ẩm.
• Cấu hình thử nghiệm – Khoảng cách giữa các điểm hỗ trợ, vị trí điểm tải và căn chỉnh đồ gá .
• Tải ứng dụng – Tốc độ tải, tải trước và yêu cầu thu thập dữ liệu liên tục.
• Báo cáo dữ liệu – Tính toán ứng suất cắt và mô đun , và trình bày các đặc tính cắt lăn theo định dạng thống nhất.

Việc tuân thủ ASTM D2718 đảm bảo kết quả nhất quán, có thể so sánh được và phù hợp cho cả mục đích kỹ thuật và quy định. Phương pháp này được công nhận rộng rãi trong việc đánh giá hiệu suất cắt phẳng trong các sản phẩm gỗ kỹ thuật, tấm composite và tấm sandwich.

Chuẩn bị mẫu vật

• Cắt mẫu theo kích thước tiêu chuẩn được chỉ định trong ASTM D2718 .
• Đảm bảo bề mặt nhẵn và không có khuyết tật có thể ảnh hưởng đến kết quả.
• Xử lý mẫu vật trong môi trường được kiểm soát để ổn định nhiệt độ và độ ẩm.

Thiết lập đồ đạc

• Sắp xếp ba giá đỡ phía dưới với khoảng cách bằng nhau.
• Đặt hai điểm tải phía trên ở giữa các điểm hỗ trợ phía dưới.
• Kiểm tra độ thẳng hàng để đảm bảo tải trọng được phân bổ đều trên toàn bộ chiều rộng của mẫu vật.

Thực hiện thử nghiệm

• Lắp mẫu mà không gây ra ứng suất trước.
• Áp dụng tải trọng theo mức quy định vào hai điểm trên.
• Ghi lại lực và độ lệch liên tục cho đến khi hỏng hoặc đạt đến giới hạn tải yêu cầu.

Thu thập và phân tích dữ liệu

Sử dụng thiết bị đo lực có độ chính xác cao để có kết quả đo chính xác.

Tính toán cường độ cắt và mô đun cắt bằng cách sử dụng các công thức trong ASTM D2718 .

Tải trọng thử nghiệm điển hình dao động từ vài trăm newton đối với tấm composite mỏng đến vài kilonewton đối với tấm kết cấu dày hơn. Chiều dài nhịp và đường kính con lăn được lựa chọn theo độ dày và độ cứng của mẫu.

Kiểm tra uốn năm điểm là một công cụ thiết yếu để kiểm soát chất lượng và phát triển sản phẩm trong một số lĩnh vực:

• Xây dựng – Kiểm tra hiệu suất cắt phẳng của tấm cách nhiệt kết cấu (SIP), ván ép và ván sợi định hướng (OSB).
• Hàng không vũ trụ – Đo tính chất cắt lõi trong các tấm tổ ong dùng cho kết cấu thân máy bay và cánh.
• Ô tô – Đánh giá các tấm composite liên kết trong cụm khung gầm và các thành phần nội thất.
• Hàng hải – Đảm bảo các tấm polyme gia cố sợi duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc dưới tải trọng cắt .

Bằng cách xác minh khả năng chống cắt trước khi triển khai, các nhà sản xuất giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc trong quá trình sử dụng và có thể tối ưu hóa việc lựa chọn vật liệu để đảm bảo cả hiệu suất và chi phí.

Trong khi thử nghiệm uốn năm điểm được thiết kế để đánh giá lực cắt phẳng, các phương pháp uốn khác lại giải quyết các hành vi cơ học khác nhau:

• Kiểm tra uốn ba điểm – Áp dụng tải trọng điểm trung tâm duy nhất, lý tưởng cho cường độ uốn nhưng ít phù hợp để cô lập các hiệu ứng cắt .
• Kiểm tra uốn bốn điểm – Sử dụng hai điểm tải mà không có đế ba giá đỡ ở giữa, mang lại khả năng uốn đồng đều nhưng không được tối ưu hóa cho phép đo cắt phẳng.

Ưu điểm của thử nghiệm uốn năm điểm:

• Tách biệt các đặc tính cắt bên trong lõi của tấm sandwich hoặc tấm nhiều lớp.
• Giảm ứng suất uốn tập trung so với uốn ba điểm .
• Cung cấp kết quả đại diện hơn cho các vật liệu chịu uốn và cắt kết hợp trong quá trình sử dụng.

Kết quả chính xác phụ thuộc vào thiết lập đúng và quy trình nhất quán:

• Phân tích tải trọng-độ võng – Xác định điểm phá hủy cắt ban đầu và xác định giá trị mô đun.
• Cường độ cắt – Tính toán từ các giá trị tải trọng cực đại được điều chỉnh theo hình dạng mẫu.
• Mô đun cắt – Xác định từ độ dốc của vùng tuyến tính ban đầu của đường cong tải trọng-độ võng.

Thực hành tốt nhất để đảm bảo độ chính xác:

• Sử dụng đồ gá cứng có khoảng cách con lăn chính xác để giảm thiểu sự thay đổi trong quá trình thử nghiệm.
• Hiệu chỉnh cảm biến lực và đầu dò dịch chuyển thường xuyên.
• Duy trì điều kiện môi trường ổn định cho tất cả các mẫu vật.
• Tránh hỏng hóc sớm do sai lệch hoặc lỗi bề mặt.

Mecmesin cung cấp hệ thống thử nghiệm chính xác hoàn toàn tương thích với ASTM D2718 , mang lại kết quả chính xác và có thể lặp lại để đánh giá lực cắt phẳng.

Hệ thống sẵn sàng theo tiêu chuẩn

Khung OmniTest và MultiTest-dV kết hợp với cảm biến lực có độ phân giải cao đảm bảo tuân thủ đầy đủ các yêu cầu của ASTM .

Đồ đạc có thể tùy chỉnh

Từ các mẫu phòng thí nghiệm nhỏ đến các tấm sản xuất quy mô lớn, Mecmesin có thể cung cấp các giá đỡ và con lăn có thể cấu hình được, phù hợp với kích thước mẫu và yêu cầu về tải trọng.

Phần mềm tích hợp

Phần mềm VectorPro cho phép các kỹ sư:

• Thu thập dữ liệu lực-độ lệch theo thời gian thực.
• Thực hiện các phép tính tự động cho cường độ cắt và mô đun .
• Tạo báo cáo chuyên nghiệp để kiểm soát chất lượng và lập tài liệu tuân thủ.

Bằng cách kết hợp cơ học chính xác, phần mềm tiên tiến và thiết kế đồ gá thích ứng, Mecmesin cung cấp dữ liệu đáng tin cậy để đưa ra quyết định kỹ thuật sáng suốt.

Để được tư vấn về việc triển khai thử nghiệm uốn năm điểm trong phòng thí nghiệm hoặc quy trình sản xuất của bạn, vui lòng liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của Mecmesin . Các chuyên gia của chúng tôi có thể đề xuất thiết bị, đồ gá và quy trình phù hợp để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm của bạn và đảm bảo tuân thủ ASTM D2718 .