O tubo redondo de fibra de carbono, com sua resistência específica superior e capacidade de design, tornou-se um componente central de suporte de carga em equipamentos de última geração. Para avaliar com precisão seu desempenho, é essencial um conhecimento profundo de suas propriedades anisotrópicas, juntamente com testes direcionados de resistência axial e radial. O teste de resistência axial do tubo de fibra de carbono concentra-se no limite de suporte de carga ao longo da direção da fibra, revelando sua eficácia como um "esqueleto" por meio de testes de tração, compressão e flexão. Já os ensaios de resistência radial focam na sua resistência à compressão e ruptura no sentido vertical, avaliando sua tenacidade como “armadura” por meio de ensaios de esmagamento ou pressão interna. Esses dois métodos, quando combinados, formam a base da avaliação de desempenho de tubos de fibra de carbono, permitindo a análise científica de seu comportamento mecânico sob diversas cargas.
A resistência axial testa principalmente a capacidade de carga do tubo de fibra de carbono ao longo da direção da fibra, incluindo resistência à tração, compressão e flexão. (1) Preparação da amostra de resistência à tração axial: Corte uma seção reta do tubo e reforce ambas as extremidades com resina ou colares de metal para evitar danos de fixação. Método de teste: Use uma máquina de teste universal, fixando ambas as extremidades com um acessório especial e estique a uma velocidade uniforme até a falha. Parâmetros de medição: Carga máxima de tração, deslocamento de fratura e cálculo de resistência à tração (carga/área transversal). Referência Padrão: ASTM D3039 (Norma para Propriedades de Tração de Materiais Compósitos à Base de Polímeros). (2) Requisitos da amostra de resistência à compressão axial: A face final da seção do tubo deve ser plana para evitar esmagamento localizado. Método de teste: Use uma máquina de teste para comprimir ao longo da direção axial; um dispositivo guia pode ser usado para evitar instabilidade. Pontos Chave: É necessário distinguir entre falha de material e falha de flambagem; amostras mais curtas (menor relação comprimento-diâmetro) refletem melhor a verdadeira resistência à compressão. Referência padrão: ASTM D695 (Norma para Desempenho de Compressão de Plásticos Rígidos) ou ASTM D3410 (Norma para Desempenho de Compressão de Materiais Compósitos). (3) Método de teste de resistência à flexão axial (flexão de três pontos/quatro pontos): Coloque a seção do tubo em dois rolos de suporte e aplique uma carga concentrada (flexão de três pontos) ou uma carga simétrica (flexão de quatro pontos) no meio. Parâmetros de medição: registre a carga máxima e calcule a resistência à flexão e o módulo. Referência padrão: ASTM D7264 (Norma para Desempenho de Dobra de Materiais Compósitos).
A resistência radial testa a resistência à compressão, impacto ou pressão interna e externa perpendicular à direção da fibra e é normalmente muito inferior à resistência axial. (1) Resistência à compressão radial (teste de achatamento ou esmagamento radial) Teste de achatamento: A seção do tubo é colocada horizontalmente e radialmente comprimida entre duas placas de pressão paralelas. A carga de esmagamento é medida. Cálculo: Resistência à compressão radial ≈ Carga de esmagamento / (Diâmetro do tubo × Comprimento do tubo). Nota: Os resultados são significativamente afetados pela estrutura da parede do tubo (por exemplo, design da camada). (2) Método de resistência à tração circunferencial (teste de ruptura de pressão interna): Ambas as extremidades da seção do tubo são vedadas e a pressão hidráulica ou pneumática é injetada internamente até a falha. Referência Padrão: ASTM D1599 (Norma para Resistência ao Ruptura de Tubos Plásticos). (3) Método de impacto radial ou resistência ao cisalhamento: A resistência ao impacto radial é avaliada impactando a lateral da amostra com um martelo ou pêndulo. Resistência ao cisalhamento interlaminar: O desempenho radial pode ser refletido indiretamente pelo teste de cisalhamento de viga curta (ASTM D2344). Principais fatores de influência Projeto da camada: A orientação da fibra (por exemplo, proporção de disposição de 0°, ±45°, 90°) determina a resistência em todas as direções. Condições de teste: A taxa de carregamento, a temperatura ambiente e a umidade devem ser controladas de acordo com os padrões. Análise do modo de falha: Os modos de falha (por exemplo, quebra de fibra, delaminação, falha por cisalhamento) devem ser registrados para orientar melhorias no processo. Os testes de resistência axial de tubos de fibra de carbono concentram-se nas propriedades de tração/compressão/flexão ao longo da direção da fibra, enquanto os testes de resistência radial enfatizam a resistência à compressão, ruptura ou cisalhamento na direção perpendicular. Em aplicações práticas, as combinações de testes apropriadas devem ser selecionadas com base no cenário de aplicação (por exemplo, aeroespacial, artigos esportivos) e o desempenho deve ser avaliado de forma abrangente em conjunto com a análise microestrutural. Os testes devem aderir estritamente aos padrões internacionais ou da indústria para garantir a comparabilidade e confiabilidade dos resultados. Quer saber mais? Sinta-se à vontade para entrar em contato com Kawan Lai: kawan@anheda.cn/WhatsApp +8613631396593.
