WikiDer > Расслоение

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Расслоение» – Новости · газеты · книги · ученый · JSTOR (Март 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Расслоение полимер, армированный углеродным волокном под сжимающей нагрузкой.

Расслоение это режим отказа, когда материал переломы в слои. Разнообразие материалов, включая ламинат композиты^[1] и конкретный может выйти из строя из-за расслоения. Обработка может создавать слои в таких материалах, как стали образована прокатка^[2][3] и пластмассы и металлы из 3D печать^[4][5] которые могут выйти из строя из-за разделения слоев. Также поверхность покрытия такие как краски и пленки, могут отслаиваться от подложки с покрытием.

В ламинированный композиты, адгезия между слоями часто нарушается, что приводит к разделению слоев.^[6] Например, в пластик, армированный волокном, листы высокопрочной арматуры (например, углеродное волокно, стекловолокно) связаны между собой гораздо более слабой полимерной матрицей (например, эпоксидная смола). В частности, нагрузки, прикладываемые перпендикулярно к высокопрочным слоям, и нагрузки сдвига могут вызвать разрушение полимерной матрицы или отслоение волоконной арматуры от полимера.

Расслоение также происходит в железобетон когда металлическая арматура (например, арматура) вблизи поверхности корродирует.^[7] Окисленный металл имеет больший объем, что приводит к возникновению напряжений в бетоне. Когда напряжения превышают прочность бетона, могут образовываться и распространяться трещины, чтобы соединиться с соседними трещинами, вызванными коррозией арматурного стержня, создавая плоскость излома, идущую параллельно поверхности. Как только плоскость излома сформировалась, бетон на поверхности может отделиться от основания.

Обработка может привести к образованию слоев в материалах, которые могут разрушиться из-за расслоения. В конкретный, поверхности могут отслаиваться из-за неправильной отделки. Если поверхность обработана и уплотняется затиркой, в то время как нижележащий бетон стекает водой и воздухом, плотный верхний слой может отделиться от воды и воздуха, толкая вверх.^[8] В стали, прокатка может создать микроструктуру, когда микроскопические зерна ориентированы в виде плоских листов, которые могут расколоться на слои.^[2] Кроме того, некоторые методы 3D-печати (например, Плавленое осаждение) формирует детали слоями, которые могут расслаиваться во время печати или использования. При печати термопластов методом наплавления охлаждение горячего слоя пластика, нанесенного на холодный слой подложки, может вызвать изгиб из-за дифференциального теплового сжатия и разделения слоев.^[4]

Методы проверки

Существует несколько методов неразрушающего контроля для обнаружения расслоения в конструкциях, включая: визуальный осмотр, испытание отводом (т.е. зондирование), УЗИ, рентгенография, и инфракрасное изображение.

Визуальный осмотр полезен для обнаружения отслоений на поверхности и краях материалов. Однако визуальный осмотр может не выявить расслоение материала без разрезания материала.

Тестирование постукиванием или зондирование включает в себя легкие удары по материалу молотком или твердым предметом, чтобы обнаружить расслоение на основе полученного звука. В ламинированных композитах чистый звонкий звук указывает на хорошо склеенный материал, тогда как более глухой звук указывает на наличие расслоения из-за дефекта, смягчающего удар.^[9] Тестирование постукиванием хорошо подходит для обнаружения крупных дефектов в плоских композитных панелях с сотовой сердцевиной, в то время как тонкие ламинаты могут иметь небольшие дефекты, которые нельзя различить по звуку.^[10] Использование звука также является субъективным и зависит от качества слуха инспектора и его суждения. Любые преднамеренные изменения в детали могут также изменить высоту производимого звука, что повлияет на проверку. Некоторые из этих вариаций включают перекрытие слоев, изменение количества прослоек слоев, изменение плотности сердцевины (если используется) и геометрию.

В армированном бетоне неповрежденные участки будут звучать твердыми, а отслоенные - пустотелыми.^[11] Испытания на протекание больших бетонных конструкций проводятся либо с помощью молотка, либо с помощью цепного тянущего устройства для горизонтальных поверхностей, таких как настилы мостов. Настилы мостов в странах с холодным климатом, в которых используются противообледенительные соли и химикаты, обычно подвержены расслоению, и поэтому их обычно планируют ежегодно осматривать путем перетаскивания цепи, а также для последующего ремонта поверхности.^[12]

Методы испытаний сопротивления расслоению

Испытания на расслоение покрытий

ASTM предоставляет стандарты для проверка адгезии краски который обеспечивает качественные показатели устойчивости красок и покрытий к отслоению от подложки. Тесты включают в себя испытание на поперечный разрез, адгезию со скобами,^[13] и испытание на отрыв.^[14]

Испытание на вязкость межслойного разрушения

Вязкость разрушения это свойство материала, которое описывает сопротивление разрушению и расслоению. Обозначается критическим коэффициент интенсивности напряжений ${ displaystyle K_ {c}}$ или критический скорость высвобождения энергии деформации ${ displaystyle G_ {c}}$.^[15] Для однонаправленного армированного волокном полимера ламинат композиты, ASTM предоставляет стандарты для определения режим I вязкость разрушения ${ displaystyle G_ {IC}}$ и режим II вязкость разрушения ${ displaystyle G_ {IIC}}$ межслойной матрицы.^[16][17] Во время тестов нагрузка ${ displaystyle P}$ и смещение ${ displaystyle delta}$ записывается для анализа с целью определения скорости выделения энергии деформации из метод соответствия. ${ displaystyle G}$ с точки зрения соответствия дается

${ displaystyle G = { frac {P ^ {2}} {2B}} { frac {dC} {da}}}$(1)

куда ${ displaystyle dC}$ изменение соответствия ${ displaystyle C}$ (соотношение ${ displaystyle delta / P}$), ${ displaystyle B}$ - толщина образца, а ${ displaystyle da}$ - изменение длины трещины.

Вязкость при межслойном изломе режима I

Схема образца деформированной двухкантилеверной балки.

Стандарт ASTM D5528 определяет использование геометрии образца с двойной консольной балкой (DCB) для определения вязкости межслойного разрушения в режиме I.^[17] Образец балки с двойной консолью создается путем помещения антипригарной пленки между армирующими слоями в центре балки перед отверждением полимерной матрицы для создания начальной трещины длиной ${ displaystyle a_ {0}}$. Во время испытания образец нагружается с растяжением со стороны конца исходной трещины балки, открывающей трещину. Используя метод податливости, критическая скорость выделения энергии деформации определяется как

${ displaystyle G_ {IC} = { frac {3P_ {C} delta _ {C}} {2Ba}}}$(2)

куда ${ displaystyle P_ {C}}$ и ${ displaystyle delta _ {C}}$ являются максимальной нагрузкой и смещением соответственно, определяя, когда кривая прогиба нагрузки стала нелинейной с линией, проведенной от начала координат с увеличением податливости на 5%. Как правило, уравнение 2 переоценивает вязкость разрушения, потому что две консольные балки образца DCB будут иметь конечное вращение в трещине. Конечное вращение можно скорректировать, вычислив ${ displaystyle G}$ с чуть более длинной щелью с длиной ${ displaystyle a + Delta}$ давая

${ displaystyle G_ {IC} = { frac {3P_ {C} delta _ {C}} {2B (a + Delta)}}}$(3)

Коррекция длины трещины ${ displaystyle Delta}$ можно рассчитать экспериментально, построив аппроксимацию методом наименьших квадратов кубического корня из соответствия ${ displaystyle C ^ {1/3}}$ по сравнению с длиной трещины ${ displaystyle a}$. Исправление ${ displaystyle Delta}$ - абсолютное значение точки пересечения по оси x. Вязкость разрушения также можно скорректировать с помощью метода калибровки соответствия, где ${ displaystyle G_ {IC}}$ данный

${ displaystyle G_ {IC} = { frac {nP_ {C} delta _ {C}} {2Ba}}}$(4)

куда ${ displaystyle n}$ наклон подбора наименьших квадратов ${ displaystyle log (C)}$ против. ${ displaystyle log (а)}$.

Вязкость при межслойном изломе режима II

Схема испытания на изгиб кромки надреза.

Вязкость межслойного разрушения по режиму II может быть определена с помощью испытания на изгиб с надрезом по краю, указанного в стандарте ASTM D7905.^[16] Образец готовится аналогично образцу DCB с образованием начальной трещины длиной ${ displaystyle a_ {0}}$ перед отверждением полимерной матрицы. Если испытание проводится с исходной трещиной (метод без трещин), предполагаемая вязкость разрушения ${ displaystyle G_ {Q}}$ дан кем-то

${ displaystyle G_ {Q} = { frac {3mP_ {max} ^ {2} a_ {0} ^ {2}} {2B}}}$

куда ${ displaystyle B}$ - толщина образца и ${ displaystyle P_ {max}}$ максимальная нагрузка и ${ displaystyle m}$- подгоночный параметр. ${ displaystyle m}$ определяется по результатам экспериментов методом наименьших квадратов соответствия ${ displaystyle C}$ в зависимости от длины трещины в кубе ${ displaystyle a ^ {3}}$ с формой

${ displaystyle C = A + ma ^ {3}}$.

Кандидатская вязкость разрушения ${ displaystyle G_ {Q}}$ равна вязкости разрушения по моде II ${ displaystyle G_ {IIC}}$ если скорость выделения энергии деформации попадает в определенный процент от ${ displaystyle G_ {Q}}$ при различной длине трещин, указанной в ASTM.

Рекомендации