Определять Критическую Срывая Энергию Тонких Фильмов Полимера Используя Всеобщую Машину Испытания

Спонсировано Технологиями Keysight

Покрытые Темы

Введение
Теория
Эксперимент
Результаты
Заключения
Справки
О Технологиях Keysight

Введение

Интерес в тонких фильмах полимера увеличивает в биологических науках и полупроводнике упаковывая, так же, как их популярном применении как упаковочные материалы. Исследователя также показывают интерес в изучать механически усилия и поведение трещиноватости в мягких биологических материалах [1, 2]. В много таких применений, тонкий полимер снимает усилия опыта строгие механически во время обоих регулируя и фактического использования. Пока большой часть из этих фильмов прочен под растяжимыми усилиями, они очень прональны к отказу по срывать. Таким Образом, довольно важно знать тариф отпуска критической энергии во время трещиноватости фильмов для точной материальной конструкции.

Один метод обыкновенно используемый для того чтобы измерить критическую энергию трещиноватости во время трещиноватости резин-как материалов испытание брюк-разрыва [3]. Этот метод получил свое имя потому что образец для этих испытаний состоит из прямоугольного отрезка листа вдоль свое длинноосного для того чтобы сформировать брюк-форменный образец (см. Диаграмму 1). Ноги `' образца брюк после этого вытягиваны внутри напротив направлений для того чтобы создать срывая действие. Определение критической энергии трещиноватости от других методов испытания требует точного определения великолепной длины, тогда как отпуск критической энергии и тариф великолепного распространения во время испытания брюк-разрыва независимый великолепной геометрии длины и образца.

Диаграмма 1. Схема образца испытания брюк-разрыва.

Эта статья сводки детализирует недавнее изучение для того чтобы определить критические энергии трещиноватости во время срывая трещиноватости 2 разных видов упаковывая лент. Современная всеобщая машина испытания (UTM) от Технологий Keysight была использована для представленной работы. Keysight T150 UTM использует nanomechanical срабатывая головку датчика для того чтобы произвести нагрузку на образце используя электромагнитное возбуждение совмещенное при точный емкостный датчик, поставляя выдающую чувствительность над большим рядом напряжения.

Теория

Критическая энергия трещиноватости от испытания разрыва также как срывая энергия, которая энергия потраченная в толщину блока в увеличение блока в великолепной длине. Срывая энергия включает поверхностную энергию, рассеиванную энергию в процессах пластичной подачи, и энергию рассеиванную irreversibly в вязко-эластических процессах. Преимущество использования испытания брюк-разрыва лежит в предположении что все из этих изменений в энергии пропорционально к великолепной длине и главным образом повлияны на деформацией около отказ-подсказки. Следовательно, полная энергия независимый формы образца испытания и путь усилия прикладной. Иначе говоря, хотя распределение усилия на подсказке отказа разрыва сложно, это независимый великолепной длины [4].

В математически термины, работу сделанную во время испытания разрыва можно дать мимо:

где F срывая усилие и Δc расстояние разрыва [3]. Важно заметить что изменения в выдвижении материала между подсказкой разрыва и ногами незначительны и были проигнорированы в этом уровнении.

Срывая энергии, или критической энергии трещиноватости, можно написать как:

где B толщина образца. Следовательно, путем совмещать Уровнения 1 и 2:

Его можно подтвердить от Уровнения 3 что критическая срывая энергия независимый начальных геометрии образца и длины отказа. Критическая срывая энергия смогла также быть высчитана используя Уровнение 2, хотя более осложненное великолепное измерение длины прежде и после испытание разрыва необходимо для того чтобы достигнуть хороших результатов.

Эксперимент

2 различных ленты полимера были использованы для этого изучения: Шотландская Волшебная Лента 810 от 3M (т.е., Попробуйте A) и Постоянная Двойная Лента Ручки от Корпорации Henkel (т.е., Образца B). От материальных технических спецификаций безопасности Образца A, знаны, что будет материал фильма ацетатом целлюлозы [5]. Такая информация не доступна для Образца B; однако, котор двойн-встали на сторону ленты сделаны из полипропилена.

Толщина Образца Ais 59μm, тогда как толщина Bis 72μm Образца. Один острый отказ вдоль длиннего размера каждого образца был введен используя острое лезвие бритвы. После Этого 2 ноги `' были склеены до 2 малых части картона и были установлены в T150 UTM используя стандартные сжатия шаблона, как показано в Диаграмме 2.

Диаграмма 2. Установка образца испытания разрыва в Keysight T150 UTM используя стандартные сжатия шаблона.

Срывая испытания были выполнены под quasistatic нагрузкой на тариф выдвижения 100μm/s. Нагрузка на значениях образца и выдвижения образца была записана во время нагрузки, срывать, и разгржать образца. 3 различных образца каждого типа ленты полимера были изучены для того чтобы получить идею статистически изменения.

Результаты

Кривые нагрузк-выдвижения для Образцов A и B показаны в Диаграммах 3 (a) и 3 (b), соответственно. Он ясно очевидн от этих результатов которые он принимает гораздо низкее усилию к Образцу A разрыва сравненному для того чтобы Попробовать B.

Диаграмма 3. реакция Нагрузк-Выдвижения во время испытания брюк-разрыва для Образца (a) A и (b) Образца B.

Нелинейные этапы кривых, до срывать и во время разгржать, соответствуют к, котор хранят энергии напряжения в ногах образца. Среднее усилие во время срывая процесса для Образца A 49mN и для Образца B 100mN. Важно заметить что малые зыбкост в значениях усилия во время срывать не шум от аппаратуры а довольно должные к поведению ручк-выскальзования наблюдаемому во время трещиноватости в много полимеров. Максимумы происходят когда отказ удлиняет и минимумы представляют великолепное арестование [6]. Интервал этих зыбкост наиболее вероятно относит к словотолкованию материала, как распределение кристаллического и аморфных фаз. Однако, систематическая микроструктурная характеризация необходима полно для того чтобы понять поведение ручк-выскальзования.

Высчитанные срывая энергии (Уровнение 3) для обоих образцов перечислено в Таблице 1, вместе с срывая толщиной усилия и фильма. Образец B показывает более высоко срывая энергию сравненную для того чтобы Попробовать A. Одно использовало бы Образец B в применениях где высокоомно сорвать необходимо.

Результаты Таблицы 1. брюк-разрыва испытани по фильмы полимера.

Толщина Фильма
(µm)
Срывая Усилие
(mN)
Критическая Срывая Энергия
(N/m)
Попробуйте A 59 52 ± 2 ± 1750; 80
Образец B 72 97 ± 1 ± 2700; 22

Срывая энергия представил интерес особый интерес для конструировать материалы и микроструктуры тонких фильмов полимера для различных применений. Заметьте что точная природа материального словотолкования и свое влияние на срывая энергии были вне возможностей этого изучения. Будущая работа может потенциально полинять больше света на процессе трещиноватости различных фильмов полимера.

Заключения

Критическая срывая энергия для 2 имеющих на рынке лент полимера была измерена через испытания брюк-разрыва используя Keysight T150 UTM. Способность аппаратуры измерить малые нагрузки, вместе с своим высоким разрешением усилия, включила захват изменений в усилии во время срывать тонких фильмов полимера, которые должны воодушевить новые изучения определить влияние словотолкования и кристалличности на точной природе великолепного распространения в этих фильмах. Подобные испытания разрыва можно также выполнить на других биологических образцах, как microalgae, где трудно контролировать размеры образца.

Справки

1. Мах, K.J., D.V. Нельсон, и M.W. Denny, «Методы для предсказывать продолжительности жизни волн-подметенных macroalgae: праймер на механиках и разрастании трещины трещиноватости,» Журнал Экспириментально Биологии, 2007. 210: P. 2213-2230.
2. Мах, K.J., et al., «Смерть малыми усилиями: анализ трещиноватости и усталости волн-подметенных macroalgae,» Журнал Экспириментально Биологии, 2007. 210: P. 2231-2243.
3. Палата, I.M. и J. Sweeney, Механически Свойства Твердых Полимеров 2008: Джон Wiley и Сынки, Ltd.
4. Greensmith, H.W. и A.G. Томас, «Повреждение резины. III. Определение свойств разрыва,» Журнал Науки Полимера, 1955.18(88): P. 189-200.
5.
http://www.ivinc.com/pdf/MSDS/Scotch%20Magic%20Tape,%20Post-It%20Notes,%20Post-It%20Flags.pdf.
6. Андерсон, T.L., Механики Трещиноватости: Принципы и Применения: Давление CRC.

О Технологиях Keysight

Keysight глобальные электронные технология и лидер рынка измерения помогая преобразовать опыт измерения своих клиентов через рационализаторство в беспроволочном, модульном, и программных решениях. Keysight обеспечивает электронные аппаратуры измерения и системы и родственное ПО, инструменты для конструирования ПО и обслуживания используемые в конструкции, развитии, изготовлении, установке, раскрытии и деятельности радиотехнической аппаратуры. Информация о Keysight доступна на www.keysight.com.

Источник: Технологии Keysight

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Технологии Keysight.

Date Added: May 17, 2012 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 12:31

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit