BR102015019012A2

BR102015019012A2 - espécime de teste compósito, e, método

Info

Publication number: BR102015019012A2
Application number: BR102015019012A
Authority: BR
Inventors: Jack J Esposito; Joshua S Dustin
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-02-16
Also published as: JP6556543B2; KR102436693B1; EP2985589A1; EP2985589B1; KR20160020348A; US20160047723A1; BR102015019012B1; US9464975B2; CA2897255A1; JP2016042078A; CA2897255C; CN105372103A; CN105372103B

Abstract

espécime de teste compósito, e, método um particular espécime de teste compósito inclui uma primeira aba, uma segunda aba, e uma seção de calibre entre a primeira aba e a segunda aba. a primeira aba, a segunda aba, e a seção de calibre são usinadas a partir de um modelo de teste compósito. o modelo de teste compósito inclui uma pluralidade de dobras arranjada com primeiras camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma primeira direção e segundas camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma segunda direção, onde a primeira direção é diferente do que a segunda direção.

Description

“ESPÉCIME DE TESTE COMPÓSITO, E, MÉTODO” CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] A presente descrição em geral está relacionada com espécimes de teste compósitos.

FUNDAMENTOS

[002] Para prever de maneira confiável uma resposta de falha de materiais compósitos, análise de falha progressiva de nível de dobra usando propriedades de material do material compósito pode ser usada. Propriedades de material de materiais compósitos podem ser determinadas usando metodologias padronizadas. Por exemplo, o padrão ASTM D695-10 descreve uma metodologia para testar a propriedade compressiva de plásticos rígidos. No entanto, análise de falha progressiva de nível de dobra tende a ser sensível às propriedades de material de direção de fibra, e metodologias padronizadas atuais não são capazes de prover informação de propriedade de material de direção de fibra suficientemente confiável. Por exemplo, metodologias de teste correntes para a medição de resistência de direção de fibra e deformação tendem a produzir modos de falha espúrios que levam a subestimação de propriedades de material compressivas críticas.

[003] Algumas causas dos modos de falha espúrios podem estar relacionadas com a maneira em que espécimes de teste compósitos são preparados. Espécimes de teste compósitos usados para testes compressivos são tipicamente preparados através da ligação de abas de extremidade para uma amostra de um material a ser testado. As abas de extremidade ligadas podem introduzir problemas, que pode levar à falha prematura do espécime de teste compósito. Por exemplo, as abas de extremidades ligadas podem levar à varredura de fibras. Como um resultado, mesmo com o uso de métodos de teste padrão, limites de fibras de falha compressiva atuais de um espécime de teste compósito podem ser subestimados. Adicionalmente, restrições de espaçamento (por exemplo, uma quantidade de distância entre as abas de extremidade), podem evitar a realização de medição de deformação direta no espécime de teste compósito durante o teste. De maneira apropriada, informação valiosa que pode ser ganha por medição de deformação direta não está disponível.

SUMÁRIO

[004] Em uma modalidade particular, um espécime de teste compósito inclui uma primeira aba, uma segunda aba, e uma seção de calibre entre a primeira aba e a segunda aba. A primeira aba, a segunda aba, e a seção de calibre são usinadas a partir de um modelo de teste compósito. O modelo de teste compósito inclui uma pluralidade de dobras arranjadas com primeiras camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma primeira direção e segundas camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma segunda direção, onde a primeira direção é diferente do que a segunda direção.

[005] Em outra modalidade particular, um método inclui usar uma pluralidade de dobras para formar um conjunto compósito arranjando primeiras camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma primeira direção e arranjando segundas camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma segunda direção, onde a primeira direção é diferente do que a segunda direção. O conjunto compósito possui uma primeira face e uma segunda face oposta à primeira face. O método inclui cortar o conjunto compósito para formar uma primeira seção e uma segunda seção. A primeira seção possui uma terceira face correspondendo com a primeira face do conjunto compósito e uma quarta face correspondendo com a segunda face do conjunto compósito, e a segunda seção possui uma quinta face correspondendo com a primeira face do conjunto compósito e uma sexta face correspondendo com a segunda face do conjunto compósito. O método também inclui acoplar a terceira face da primeira seção com a quinta face da segunda seção para formar um painel compósito e formar um ou mais modelos de teste compósitos a partir do painel compósito.

[006] Vantajosamente, o método compreende adicionalmente acoplar uma primeira placa de cobertura a uma extremidade da primeira aba, a primeira placa de cobertura que cobre a extremidade da primeira aba e que cobre pelo menos uma porção de um ou mais lados, pelo menos uma porção de uma ou mais faces da primeira aba, ou uma combinação das mesmas, e acoplar uma segunda placa de cobertura com uma extremidade da segunda aba, a segunda placa de cobertura que cobre a extremidade da segunda aba e que cobre pelo menos uma porção de um ou mais lados, pelo menos uma porção de uma ou mais faces da segunda aba, ou uma combinação das mesmas. De maneira apropriada, a primeira placa de cobertura e a segunda placa de cobertura inibem a varreduras de extremidade de respectivas abas quando o espécime de teste compósito é sujeitado a extremidade carregada durante testes de compressão. Vantajosamente, a usinagem do particular modelo de teste compósito para formar o espécime de teste compósito inclui a fresagem de lados do particular modelo de teste compósito a ser substancialmente paralelos à primeira direção, e formar a seção de calibre através da redução de uma espessura do particular modelo de teste compósito removendo material a partir de ambas as faces do particular modelo de teste compósito, em que uma porção de a seção de calibre próxima de um centro da espessura do particular modelo de teste compósito é curvada. Preferivelmente, onde a pluralidade de dobras usadas para formar a deposição de compósito incluem dobras pré-impregnadas (prepreg), o método compreende adicionalmente curar as dobras de prepreg enquanto uma primeira face da deposição de compósito contata uma superfície substancialmente suave e enquanto uma segunda face da deposição de compósito contata uma placa de coifa substancialmente suave. Preferivelmente, na etapa do método de acoplamento da primeira e da segunda seções, a primeira seção e a segunda seção são adjacentes entre si na deposição de compósito.

[007] Em outra modalidade particular, um modelo de teste compósito inclui uma primeira pilha de dobras e uma segunda pilha de dobras. A primeira pilha de dobras e a segunda pilha de dobras são seções de um único conjunto compósito. O único conjunto compósito inclui primeiras camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma primeira direção e segundas camadas de dobra tendo fibras orientadas em uma segunda direção. O único conjunto compósito possui uma primeira face e uma segunda face oposta à primeira face. A primeira pilha de dobras possui uma terceira face correspondendo com a primeira face do único conjunto compósito e uma quarta face correspondendo com a segunda face do único conjunto compósito. A segunda pilha de dobras possui uma quinta face correspondendo com a primeira face do único conjunto compósito e uma sexta face correspondendo com a segunda face do único conjunto compósito. A terceira face da primeira pilha de dobras é acoplada com a quinta face da segunda pilha de dobras.

[008] As características, funções, e vantagens descritas podem ser alcançadas independentemente de várias modalidades ou podem ser combinadas em outras modalidades, detalhes adicionais dos quais são divulgados com referência à seguinte descrição e desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] As FIGs. ΙΑ, 1B, ICe 1D são diagramas que ilustram uma modalidade particular de um método de formação de um conjunto compósito.

[0010] A FIG. 2 é um diagrama de uma vista de topo de uma modalidade particular do painel compósito formado a partir do conjunto compósito da FIG. 1.

[0011] A FIG. 3 é um diagrama de múltiplas vistas de uma modalidade particular de um modelo de teste compósito formado a partir do painel compósito da FIG. 2.

[0012] A FIG. 4 é um diagrama de múltiplas vistas de uma modalidade particular de um espécime de teste compósito formado a partir do modelo de teste compósito da FIG. 3.

[0013] A FIG. 5 é um diagrama de vista lateral detalhada de uma modalidade particular do espécime de teste compósito da FIG. 4; e [0014] A FIG. 6 é um fluxograma que ilustra uma modalidade particular de um método de formação de um espécime de teste compósito.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] Através da formação de um espécime de teste a partir de um material compósito (por exemplo, um espécime de teste compósito) usando métodos descritos aqui, propriedades compressivas do material compósito podem ser medida de maneira mais precisa (por exemplo, evitando a falha cedo do espécime de teste). Em uma modalidade particular, um espécime de teste é preparado a partir de (por exemplo, moído a partir de) um único modelo compósito em vez de por ligação de abas de extremidade com uma amostra de um material a ser testado. Para ilustrar, um painel compósito (formado usando métodos descrito aqui) é cortado ou de outra forma usinado para prover um ou mais modelos de teste compósitos. Um modelo de teste compósito pode ser usinado (por exemplo, moído, esmagado, cortado, etc.) para remover material (por exemplo, porções de camadas de dobra) para formar uma seção de calibre entre as abas. Assim, a seção de calibre e as abas são cada uma integrais com e formadas a partir de um único conjunto compósito. O espécime de teste compósito pode incluir características adicionais que reduzem mecanismos de falha prematura, tais como deformação prematura entre a seção de calibre e as abas e varreduras de extremidade das abas. Adicionalmente, uma deposição de dobra cruzada pode ser usada para formar o conjunto compósito para reduzir ou restringir falhas de tensão transversal prematuras de dobras de 0 graus.

[0016] As FIGs. IA a 1D são diagramas que ilustram uma modalidade particular de um método de formação de um conjunto compósito 140. O conjunto compósito 140 pode ser curado para formar um painel compósito (tal como o painel compósito 200 da FIG. 2), que pode ser usado para formar um ou mais modelos de teste compósitos. O conjunto compósito 140 pode ser formado arranjando uma pluralidade de dobras (por exemplo, dobras 121 a 128) para formar uma deposição de compósito 102. As dobras 121 a 128 podem ser arranjadas em uma deposição de dobra cruzada. Na deposição de dobra cruzada, as primeiras camadas de dobra (por exemplo, dobras 121, 122, 124, 125, 126, e 127) possuem fibras arranjadas em uma primeira direção, e segundas camadas de dobra (por exemplo, dobras 123 e 128) possuem fibras orientadas em uma segunda direção, onde a segunda direção é diferente do que a primeira direção. Por exemplo, um ângulo entre a segunda direção e a primeira direção pode ser de aproximadamente 90 graus. No exemplo provido nas FIGs. IA a 1D, as primeiras camadas de dobra (por exemplo, dobras 121, 122, 124, 125, 126, e 127) possuem fibras orientadas em uma direção de 0 grau, e as segundas camadas de dobra (por exemplo, dobras 123 e 128) possuem fibras orientadas em uma direção de 90 graus (como indicado por uma chave de orientação de fibra na FIG. 1D).

[0017] O arranjo de dobra cruzada da deposição de compósito 102 permite o posicionamento de dobras de 0 grau (dobras com fibras orientadas na direção de 0 grau) para longe de áreas de alta concentração de tensão (tal como em cantos reentrantes, como descrito com referência às FIGs. 4 e 5) cercando as dobras de 0 grau com 90 grau dobras (dobras com fibras orientadas na direção de 90 graus). O arranjo de dobra cruzada da deposição de compósito 102 também resulta no uso de um número relativamente pequeno (por exemplo, 2 a 3) de dobras de 0 grau em uma seção de calibre de um espécime de teste compósito (como ilustrado na FIG. 5) para reduzir uma carga necessária para causar a falha compressiva. Esta redução na carga reduz o risco de induzir uma falha de extremidade prematura durante testes compressivos. O arranjo específico de dobras a ser mudado de alguma forma de uma deposição de compósito 102 para outro arranjo de dobras (não mostrado) com base na espessura de dobra curada do material usado. Por exemplo, mais camadas de dobra ou menos camadas de dobra podem ser usadas. Como outro exemplo, uma diferente proporção ou arranjo de dobras de 0 grau a dobras de 90 graus pode ser usada.

[0018] A deposição de compósito 102 pode ser formada para usar uma pluralidade de dobras pré-impregnadas (“prepreg”) que são empilhadas ou de outra forma arranjadas como ilustrado na FIG. IA. Após a diminuição do volume e possivelmente realizando algumas etapas de usinagem (tal como por corte, por quadratura ou de outra forma bordas de tratamento, cantos ou faces da deposição de compósito 102), e antes de curar, a deposição de compósito 102 pode ser dividida em seções, por exemplo, ao longo da linha de seção 106.

[0019] Em referência à FIG. 1B, uma primeira seção 131 e uma segunda seção 130 da deposição de compósito 102, divididas ao longo da linha de seção 106, são mostradas. A primeira seção 131 possui uma terceira face 133 correspondendo com uma primeira face 110 da deposição de compósito 102. Adicionalmente, a primeira seção 131 possui uma quarta face 135 correspondendo com uma segunda face 112 da deposição de compósito 102. Da mesma forma, a segunda seção 130 possui uma quinta face 132 correspondendo com a primeira face 110 da deposição de compósito 102 e possui uma sexta face 134 correspondendo com a segunda face 112 da deposição de compósito 102. É notado que as figuras não estão em escala. De maneira apropriada, apesar de as seções 130 e 131 serem ilustradas na FIG. 1B como tendo aproximadamente o mesmo tamanho e forma, as seções 130 e 131 podem ter o mesmo tamanho e forma ou diferentes tamanhos e/ou formas, dependendo das particulares restrições de projeto ou preferências.

[0020] Em referência à FIG. 1C, a primeira seção 131 pode ser virada e acoplada com a segunda seção 130. Por exemplo, a terceira face 133 da primeira seção 131 pode ser acoplada com a quinta face 132 da segunda seção 130 para formar um conjunto compósito 140 (mostrado na FIG. 1D). Assim, o conjunto compósito 140 inclui múltiplas pilhas de dobras incluindo uma primeira pilha de dobras correspondendo com a primeira seção 131 e uma segunda pilha de dobras correspondendo com a segunda seção 130, onde tanto a primeira pilha de dobras quanto a segunda pilha de dobras são formadas a partir de uma única deposição de compósito (por exemplo, a deposição de compósito 102 da FIG. IA). Apesar de a primeira pilha de dobras correspondendo com a primeira seção 131 e a segunda pilha de dobras correspondendo com a segunda seção 130 são ilustradas, em outras modalidades mais do que duas pilhas de dobras podem ser formadas a partir de uma única deposição de compósito.

[0021] Em referência à FIG. 1D, após o conjunto compósito 140 ser formado, o conjunto compósito 140 pode ser curado para formar um painel compósito (tal como o painel compósito 200 da FIG. 2). A cura pode ser realizada com o conjunto compósito 140 posicionado em uma superfície relativamente plana 154. Adicionalmente, uma placa de coifa 150 pode ser aplicada ao conjunto compósito 140 durante a cura. A placa de coifa 150 e a superfície plana 154 permite que a deposição de compósito 102 cure com uma primeira face relativamente suave 152 e uma segunda face relativamente suave 156.

[0022] A FIG. 2 é um diagrama de uma vista de topo de uma modalidade particular de um painel compósito 200 formado através da cura do conjunto compósito 140 da FIG. 1D. O painel compósito 200 pode ser dividido (por exemplo, cortado ou moído) em uma pluralidade de modelos de teste compósitos, tal como modelos de teste compósitos 210 a 221. Por exemplo, as bordas 230 e 232 do painel compósito 200 podem ser cortadas (ou de outra forma removidas), e uma porção central do painel compósitos 200 pode ser usada para formar os modelos de teste compósitos 210 a 221. Cada modelo de teste compósito 210 a 221 pode ter um comprimento orientado ao longo da direção de 0 grau descrita com referência à FIG. 1A a 1D e uma largura orientada ao longo da direção de 90 graus. Apesar de o painel compósito 200 ser dividido em doze modelos de teste compósitos na FIG. 2, em outras modalidades o painel compósito 200 pode ser dividido em mais do que doze modelos de teste compósitos ou menos do que doze modelos de teste compósitos.

[0023] A FIG. 3 é um diagrama de múltiplas vistas de uma modalidade particular de um modelo de teste compósito formado a partir do painel compósito 200 da FIG. 2. A FIG. 3 mostra um particular modelo de teste compósito 210 em maior detalhe através de uma vista de topo, uma vista frontal, uma vista lateral, e uma vista de perspectiva. O modelo de teste compósito 210 possui uma primeira extremidade 304 e uma segunda extremidade 306. Entre a primeira extremidade 304 e a segunda extremidade 306, o modelo de teste compósito 210 possui um comprimento Lb- O modelo de teste compósito 210 também possui um primeiro lado 308 e um segundo lado 310. Entre o primeiro lado 308 e o segundo lado 310, o modelo de teste compósito 210 possui uma largura Wb. O modelo de teste compósito 210 também possui uma primeira face 312 e uma segunda face 314. Entre a primeira face 312 e segunda face 314, o modelo de teste compósito 210 possui uma espessura Tb.

[0024] O modelo de teste compósito 210 pode ser formado de uma pluralidade de camadas de dobra como descrito com referência às FIGs. 1A a 1D. A pluralidade de camadas de dobra pode incluir duas ou mais pilhas de dobras, tal como uma primeira pilha de dobras 320 e uma segunda pilha de dobras 322. A primeira pilha de dobras 320 e a segunda pilha de dobras 322 podem ser formadas durante uma única deposição de compósito. Por exemplo, como descrito com referência à FIG. IA a 1D, a única deposição de compósito (por exemplo, a deposição de compósito 102) pode ser formada para ter uma primeira face (por exemplo, a primeira face 110 da FIG. IA) e uma segunda face (por exemplo, a segunda face 112 da FIG. IA) oposta à primeira face. Antes da cura, a única deposição de compósito pode ser dividida em seções tal que uma primeira seção (por exemplo, a primeira seção 131 da FIG. 1B) possui uma terceira face (por exemplo, a terceira face 133 da FIG. 1B) e uma quarta face (por exemplo, a quarta face 135 da FIG. 1B), e uma segunda seção (por exemplo, a segunda seção 130 da FIG. 1B) possui uma quinta face (por exemplo, a quinta face 132 da FIG. 1B) e uma sexta face (por exemplo, a sexta face 134 da FIG. 1B). A primeira seção pode corresponder com a primeira pilha de dobras 320 e a segunda seção pode corresponder com a segunda pilha de dobras 322. Por exemplo, a terceira face da primeira seção pode ser acoplada com a quinta face da segunda seção para formar um conjunto compósito (tal como o conjunto compósito 140 da FIG. 1D). O conjunto compósito pode ser curado para formar um painel compósito, que pode ser cortado em modelos de teste compósitos (como descrito com referência à FIG. 2).

[0025] O modelo de teste compósito 210 pode ser usado para formar um espécime de teste compósito. Por exemplo, o modelo de teste compósito 210 pode ser usinado (por exemplo, cortado, moldo, esmagado, ou de outra forma atuado usando um processo de fabricação subtrativo) para formar o modelo de teste compósito.

[0026] As FIGs. 4 e 5 são diagramas de várias vistas de uma modalidade particular de um espécime de teste compósito 402 formado a partir do modelo de teste compósito 210 da FIG. 3. Na FIG. 4, o espécime de teste compósito 402 possui uma primeira extremidade 404 e uma segunda extremidade 406. Entre a primeira extremidade 404 e a segunda extremidade 406, o espécime de teste compósito possui um comprimento Ls. Adicionalmente, o espécime de teste compósito 402 possui um primeiro lado 408 e um segundo lado 410. Entre o primeiro lado 408 e o segundo lado 410, o espécime de teste compósito 402 possui uma largura Ws. Adicionalmente, o espécime de teste compósito 402 possui uma primeira face 412 e uma segunda face 414. Entre a primeira face 412 e segunda face 414, o espécime de teste compósito 402 possui uma espessura de Ts. Em uma modalidade particular, o comprimento Ls, a largura Ws, e a espessura Ts podem ser selecionadas para permitir o uso do espécime de teste compósito 402 com um aparelho de teste (por exemplo, um aparelho de teste como descrito no padrão ASTM D695-10). Por exemplo, o comprimento Ls pode ser de cerca de 7,8 cm (3,10 polegadas) (dentro de uma tolerância de ± 0,07 cm (0,03 polegadas)), a largura Ws pode ser de cerca de 1,27 cm (0,500 polegadas) (dentro de uma tolerância de ± 0,012 cm (0,005 polegadas)), e a espessura Ts pode ser de cerca de 0,34 cm (0,135 polegadas). A espessura Ts pode variar de um espécime de teste compósito para outro como um resultado de como o conjunto compósito cura em várias áreas, bem como por outras razões (tal como diferenças nos materiais que são testados).

[0027] Para formar o espécime de teste compósito 402 a partir do modelo de teste compósito 210 o comprimento, a largura, a espessura, ou uma combinação das mesmas, do modelo de teste compósito 210 podem ser reduzidos. Por exemplo, a largura Ws do espécime de teste compósito 402 pode ser de menos do que a largura Wb do modelo de teste compósito 210. Para ilustrar, o modelo de teste compósito 210 pode ser usinado (por exemplo, moído, cortado, esmagado ou de outra forma atuado usando um processo de fabricação subtrativo) para reduzir a largura Wb para a largura Ws. A usinagem também pode formar outras dimensões do espécime de teste compósito 402, tais como por quadratura dos lados 408, 410 com relação às extremidades 404, 406 e/ou com relação às faces 412, 414. Adicionalmente, a usinagem pode formar o espécime de teste compósito 402 tal que cada um dos lados 408, 410 é substancialmente paralelo com fibras orientadas na direção de 0 grau.

[0028] O modelo de teste compósito 210 também pode, ou na alternativa, ser usinado (por exemplo, moído, cortado, esmagado ou de outra forma atuado usando um processo de fabricação subtrativo) para reduzir o comprimento Lb para o comprimento Ls. A usinagem também pode conformar outro do espécime de teste compósito 402, tal como por quadratura das extremidades 404, 406 com relação aos lados 408, 410 e/ou com relação às faces 412, 414.

[0029] O espécime de teste compósito 402 pode incluir uma primeira aba 422 e uma segunda aba 424. Entre a primeira aba 422 e a segunda aba 424, o espécime de teste compósito 402 pode incluir uma seção de calibre 420. A primeira aba 422 e a segunda aba 424 pode ser integral com (como oposta a aderida a) a seção de calibre 420. A seção de calibre 420 possui uma espessura Tg correspondendo com um primeiro número de camadas de dobra, a primeira aba 422 inclui um segundo número de camadas de dobra, e a segunda aba 424 inclui um terceiro número de camadas de dobra. O primeiro número de camadas de dobra (correspondendo com a seção de calibre 420) é menor do que o segundo número de camadas de dobra e é menor do que o terceiro número de camadas de dobra. A seção de calibre 420 pode ser formada através da redução de uma espessura do modelo de teste compósito 210 a partir de ambas as faces 412 e 414 do modelo de teste compósito 210 (por exemplo, através da redução de um número de dobras da seção de calibre 420 com relação a um número de dobras do modelo de teste compósito 210). Para ilustrar, como mostrado na vista lateral e na vista de perspectiva da FIG. 4, a seção de calibre 420 pode corresponder com uma porção de o espécime de teste compósito 402 onde a espessura Ts é reduzida para a espessura Tg, que é menor do que a espessura Ts. Em uma modalidade particular, a espessura Tg é de cerca de 0,19 cm (0,075 polegadas). Aproximadamente metade do material que é removido para reduzir a espessura da seção de calibre 420 a partir da espessura Ts para a espessura Tg é removida de cada face. Para ilustrar, se a espessura Ts é de cerca de 0,34 cm (0,135 polegadas) e a espessura Tg é de cerca de 0,19 cm (0,075 polegadas), cerca de 0,15 cm (0,060 polegadas) de material necessários de ser removidos de ir de Ts a Tg. Aproximadamente metade da 0,15 cm (0,060 polegadas) de material (isto é, cerca de 0,0762 (0,030 polegadas) de material) é removido a partir da primeira face 412, e aproximadamente metade de 0,15 cm (0,060 polegadas) de material (isto é, cerca de 0,0762 (0,030 polegadas) de material) é removido a partir da segunda face 414. Assim, a seção de calibre 420 pode ser formada por usinagem (por exemplo, corte, moagem, esmagamento, etc.) o modelo de teste compósito 210 em uma direção que é perpendicular às pilhas de dobras (por exemplo, uma direção normal para a primeira face 312, a segunda face 314, ou ambos) para reduzir o número de dobras na pilha na seção de calibre 420 e para reduzir a espessura da seção de calibrepara uma quantidade predeterminada.

[0030] Como ilustrado na FIG. 4, as abas 422, 424 e a seção de calibre 420 são formadas como porções integrais do painel compósito original. De maneira apropriada, as abas 422, 424 e a seção de calibre 420 são similarmente afetadas por condição ambiental (por exemplo, temperatura, umidade, etc.). Assim, o espécime de teste compósito 402 pode ser menos propenso de desligar durante testes de ambiente extremo do que cupons de teste tradicionais (por exemplo, cupons de teste que usam abas de extremidade ligadas em uma amostra do material de teste). Adicionalmente enquanto se liga abas com um material de teste para formar um cupom de teste tradicional usa um acessório de ligação especial, nenhum tal acessório é usado para formar as abas 422 e 424, que reduz o tempo e os recursos que podem ser usados para fabricar os cupons de teste tradicionais. As abas 422, 424 também ajudam a manter tolerâncias muito altas na geometria do cupom já que eles podem ser usinados precisamente enquanto formam o espécime de teste compósito (por exemplo, sem se preocupar com a descolagem de uma aba de extremidade ligada a partir de uma amostra de material de teste).

[0031] Em uma modalidade particular, a seção de calibre 420 é formada por usinagem (por exemplo, moagem, corte, esmagamento ou de outra forma atuando usando um processo de fabricação subtrativo) as faces 412 e 414 do modelo de teste compósito 210. O processo de usinagem também pode formar um canto reentrante curvado entre a seção de calibre 420 e cada uma das abas 422 e 424. Por exemplo, cada canto reentrante da seção de calibre 420 pode ter um raio de curvatura R como ilustrado na FIG. 4. Em uma modalidade particular, o raio de curvatura R de cada canto reentrante é de cerca de 0,05 cm (0,020 polegadas) (dentro de uma tolerância de ± 0,01 cm (0,005 polegadas)). A curvatura dos cantos reentrantes pode reduzir a concentração de tensão nos cantos, reduzindo desta forma o risco de falhas anteriores na interface entre a seção de calibre 420 e cada aba 422, 424 durante o teste.

[0032] Um comprimento Lg da seção de calibre 420 pode ser dimensionado tal que um calibre de deformação pode ser aderido diretamente à seção de calibre 420. Por exemplo, o comprimento Lg pode ser de cerca de 0,76 cm (0,30 polegadas) de maneira a acomodar um calibre de deformação de 0.635 (0,25 polegada). Na FIG. 4, um primeiro calibre de deformação 430 é acoplado com (por exemplo, aderido a) a seção de calibre 420 em uma primeira face da seção de calibre 420, e um segundo calibre de deformação 432 é acoplado com a seção de calibre 420 em uma segunda face da seção de calibre 420. Assim, os calibres de deformação 430, 432 permitem a medição direta de deformação durante testes compressivos, provendo informação mais detalhada que pode ser coletada usando espécimes de teste convencionais.

[0033] O espécime de teste compósito 402 também pode incluir uma primeira placa de cobertura 440 acoplado com a primeira extremidade 404 da primeira aba 422 e uma segunda placa de cobertura 442 acoplado com a segunda extremidade 406 da segunda aba 424. A primeira placa de cobertura 440 pode cobrir a primeira extremidade 404 da primeira aba 422 e pode cobrir pelo menos uma porção de um ou mais lados 408, 410, pelo menos uma porção de uma ou mais faces 412, 414 da primeira aba 422, ou uma combinação das mesmas. Por exemplo, a primeira placa de cobertura 440 pode incluir uma peça de metal que é formada ou usinada com uma ranhura, fenda ou abertura para caber na primeira extremidade 404 da primeira aba 422. Da mesma forma, a segunda placa de cobertura 442 pode cobrir a segunda extremidade 406 da segunda aba 424 e pode cobrir pelo menos uma porção de um ou mais lados 408, 410, pelo menos uma porção de uma ou mais faces 412, 414 da segunda aba 424, ou uma combinação das mesmas. Por exemplo, a segunda placa de cobertura 442 pode incluir uma peça de metal que é formada ou usinada com uma ranhura, fenda ou abertura para caber na segunda extremidade 406 da segunda aba 424. As placas de cobertura 440, 442 podem inibir varreduras de extremidade de respectivas abas 422, 424 quando as extremidades são sujeitadas a teste de compressão carregado na extremidade.

[0034] A FIG. 5 é um diagrama de uma vista lateral detalhada de uma modalidade particular do espécime de teste compósito 402 da FIG, 4. Em particular, a FIG. 5 ilustra uma vista mais detalhada da seção de calibre 420 e uma área que conecta a seção de calibre 420 com a primeira aba 422 e com a segunda aba 424. A FIG. 5 também ilustra orientações de fibras das camadas de dobra e provê ilustração adicional do raio de curvatura R dos cantos reentrantes e anexação dos calibres de deformação 430, 432 ao espécime de teste compósito 402.

[0035] Na FIG. 5, os calibres de deformação 430, 432 são aderidos diretamente à seção de calibre 420. Ligações 434, 436 dos calibres de deformação 430, 432 podem estar em protrusão a partir da seção de calibre 420 para permitir a medição de deformação durante o teste. Cada canto reentrante pode ter o raio de curvatura R para reduzir a deformação no canto reentrante durante o teste. Como ilustrado na FIG. 5, uma maioria das dobras do espécime de teste compósito possui uma orientação de fibra de 90 graus com remanescentes dobras tendo a orientação de fibra de 0 grau. As dobras de orientação de fibra de 0 grau reduzem o risco de falhas de tensão transversal prematuras.

[0036] A FIG. 6 é um fluxograma que ilustra uma modalidade particular de um método 600 de formação de um espécime de teste compósito. O método 600 pode ser usado para formar o espécime de teste compósito 402 das FIGs. 4 e 5. Adicionalmente, porções do método 600 podem ser usadas para formar o modelo de teste compósito 210 da FIG. 3.

[0037] O método 600 inclui, em 602, usar uma pluralidade de dobras para formar uma deposição de compósito arranjando primeiras camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma primeira direção e arranjando segundas camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma segunda direção, onde a primeira direção é diferente do que a segunda direção. A deposição de compósito possui uma primeira face e uma segunda face oposta à primeira face. Por exemplo, a pluralidade de dobras 121 a 128 da FIG. 1 pode ser arranjada para formar a deposição de compósito 102 da FIG. IA.

[0038] O método 600 também pode incluir, em 604, o corte do conjunto compósito para fonnar uma primeira seção e uma segunda seção. Por exemplo, a deposição de compósito 102 da FIG. IA pode ser dividida na primeira seção 131 e na segunda seção 130 da FIG. 1B.

[0039] Como descrito com referência à FIG. 1B, a primeira seção 131 possui a terceira face 133, que corresponde com a primeira face 110 da deposição de compósito 102, e a primeira seção 131 possui a quarta face 135, que corresponde com a segunda face 112 da deposição de compósito 102. Adicionalmente, a segunda seção 130 possui a quinta face 132, que corresponde com a primeira face 110 da deposição de compósito 102, e possui a sexta face 134, que corresponde com a segunda face 112 da deposição de compósito 102. O método 600 também inclui, em 606, o acoplamento da terceira face da primeira seção com a quinta face da segunda seção e para formar um conjunto compósito. O conjunto compósito pode ser curado para formar um painel compósito, tal como o painel compósito 200 da FIG. 2.

[0040] O método 600 também pode incluir, em 608, formando um ou mais modelos de teste compósitos a partir do painel compósito. Por exemplo, o painel compósito 200 da FIG. 2 pode ser usinado (por exemplo, cortado, moído, esmagado, etc.) para formar os modelos de teste compósitos 210 a 221.

[0041] O método 600 também pode incluir, em 610, a usinagem de um particular modelo de teste compósito dos um ou mais modelos de teste compósitos para formar um espécime de teste compósito. Por exemplo, o modelo de teste compósito 210 das FIGs. 2 e 3 pode ser usinado (por exemplo, moído, cortado, esmagado, etc.) para formar o espécime de teste compósito 402 das FIGs. 4 e 5. Para ilustrar, a usinagem do particular modelo de teste compósito para formar o espécime de teste compósito pode incluir a usinagem da seção de calibreperpendicular à primeira direção e perpendicular à segunda direção para reduzir um número de dobras na seção de calibrecom relação a um número de dobras do particular modelo de teste compósito. Como descrito com referência à FIG. 4, o espécime de teste compósito pode ter uma primeira aba, uma segunda aba, e uma seção de calibre entre a primeira aba e a segunda aba. Assim, o espécime de teste compósito é formado a partir de uma única deposição de compósito (por exemplo, correspondendo com a deposição de compósito 102 da FIG. IA) em vez de incluir múltiplas partes (por exemplo, uma amostra de um material a ser testado com abas de extremidade ligadas).

[0042] O método 600 também pode incluir, em 612, o acoplamento de uma primeira placa de cobertura com uma extremidade da primeira aba e, a 614, o acoplamento de uma segunda placa de cobertura com uma extremidade da segunda aba. Cada placa de cobertura pode cobrir uma extremidade da respectiva aba e cobre pelo menos uma porção de um ou mais lados, pelo menos uma porção de uma ou mais faces da respectiva aba, ou uma combinação das mesmas. Por exemplo, a primeira placa de cobertura 440 da FIG. 4 cobre a primeira extremidade 404 da primeira aba 422 e se estende para cobrir pelo menos uma porção de um lado e/ou uma porção da face da primeira aba 422. Da mesma forma, a segunda placa de cobertura 442 cobre a segunda extremidade 406 da segunda aba 424 e se estende para cobrir pelo menos uma porção de um lado e/ou e uma porção da face da segunda aba 424.

[0043] O método 600 também pode incluir, em 616, aderir um calibre de deformação com a seção de calibre do espécime de teste compósito. Por exemplo, os calibres de deformação 430 e 432 podem ser acoplados com a seção de calibre 420, como nas FIGs. 4 e 5. Ligações dos calibres de deformação 430, 432 podem ser roteadas para monitorar o equipamento para permitir o monitoramento em tempo real de deformação durante testes compressivos do espécime de teste compósito.

[0044] Após o espécime de teste compósito ser formado, o espécime de teste compósito pode ser usado para realizar os testes para coletar informação com relação às propriedades compressivas de materiais usados para formar o espécime de teste compósito. Por exemplo, a metodologia padrão de ASTM D695-10 ou uma versão modificada da mesma pode ser usado para testar o espécime de teste compósito. Na versão modificada, um acessório de teste descrito no padrão ASTM D695-10 pode ser modificado para acomodar o espécime de teste compósito. Por exemplo, uma placa de carga inferior adicional pode ser adicionada ao acessório de teste para evitar a falha de extremidade prematura através da eliminação do espaço entre uma guia de deformação fora do plano do acessório de teste e uma placa de carga de fundo do acessório de teste. A adição da placa de carga inferior pode resultar no espécime de teste compósito sendo suportado na extremidade da guia de deformação. Como outro exemplo, guias de deformação fora do plano do acessório de teste pode ser virado tal que superfícies suaves das guias de deformação fora do plano contatam o espécime de teste compósito (em vez de permitir superfícies entalhadas em V das guias de deformação fora do plano para contatar o espécime de teste compósito como prescrito no padrão ASTM D695-10). Virar as guias de deformação fora do plano podem reduzir a falha de deformação de extremidade do espécime de teste compósito devido ao contato com as superfícies entalhadas em V. Como um exemplo adicional, parafusos de suporte do acessório de teste podem ser torqueados para 1,15 cm-kg (1 polegada-lb), que pode reduzir a fricção entre o acessório de teste e o espécime de teste compósito.

[0045] Assim, após o espécime de teste compósito é preparado (por exemplo, usinado a partir de um modelo de teste compósito e acoplado com placa de coberturas e calibres de deformação), o espécime de teste compósito pode ser preso no acessório de teste modificado e 1,15 cm-kg (1 polegada-lb) de torque pode ser aplicado aos parafusos de suporte. O espécime de teste compósito é preso aos acessórios de teste modificados tal que o espécime de teste compósito é centrado no acessório de teste e tal que as extremidades do espécime de teste compósito de maneira quadrada contatam o acessório de teste. Uma cobertura de extremidade é posicionada em uma extremidade de topo do espécime de teste compósito e uma placa de carga é movida de forma que entra em contato com a cobertura de extremidade. O espécime de teste compósito é carregado para falha enquanto a resposta de carga/deformação é monitorada.

[0046] Em um teste usar um espécime de teste compósito formado de um material compósito particular usando os métodos descritos aqui, tensão de compressão de fibra final em excesso de 21000 μ-deformação em condições de teste secas em temperatura ambiente e 24000 μ-deformação em condições de teste de temperatura fria foram medidas. Estes resultados estão em contraste com os resultados gerados para o mesmo particular material compósito usando um espécime de teste de aba de extremidade ligada, que provê tensões de compressão de fibra finais medidas de 7000 μ-deformação em condições de teste secas de temperatura ambiente e 8000 μ-deformação em condições de teste úmidas de temperatura ambiente.

[0047] Modalidades descritas acima são ilustrativas e não limitam a descrição. É entendido que várias modificações e variações são possíveis de acordo com os princípios da presente descrição.

[0048] As ilustrações das modalidades descritas aqui são intencionadas para prover um entendimento geral da estrutura das várias modalidades. As ilustrações não estão intencionadas para servir como uma descrição completa de todos os elementos e características de aparelho e sistemas que usam as estruturas ou métodos descritos aqui. Muitas outras modalidades podem ser aparentes para o perito na técnica com a revisão da descrição. Outras modalidades podem ser usadas e derivadas a partir da descrição, tal que substituições estruturais e lógicas e alterações podem ser feitas sem fugir do escopo da descrição. Por exemplo, etapas de método podem ser realizadas em uma ordem diferente do que é mostrado nas figuras ou uma ou mais etapas de método podem ser omitidas. De maneira apropriada, a descrição e as figuras devem ser consideradas como ilustrativas em vez de restritivas.

[0049] Além disso, apesar de modalidades específicas serem ilustradas e descritas aqui, deve ser percebido que qualquer arranjo subsequente projetado para alcançar os mesmos resultados ou resultados similares podem ser substituídos para as modalidades específicas mostradas. Esta descrição é intencionada a cobrir qualquer e todas as subsequentes adaptações ou variações de várias modalidades. Combinações das modalidades acima, e outras modalidades não descritas de maneira específica aqui, serão aparentes dos peritos na técnica através da revisão da descrição.

[0050] O Resumo da descrição é submetido com o entendimento de que não será usado para interpretar ou limitar o escopo ou o significado das reivindicações. Em adição, na Descrição Detalhada anterior, várias características podem ser agrupadas ou descritas em uma única modalidade para o propósito de racionalização da descrição. Esta descrição não deve ser interpretada como refletindo uma intenção de que as modalidades reivindicadas necessitam de mais características do que são expressamente citadas em cada reivindicação. Em vez disso, como as seguintes reivindicações refletem, o assunto reivindicado pode ser direcionado para menos do que todas as características de qualquer uma das modalidades divulgadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Espécime de teste compósito (402), caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira aba (422); uma segunda aba (424); e uma seção de caliber (420) entre a primeira aba (422) e a segunda aba (424), em que a primeira aba (422), a segunda aba (424) e a seção de calibre (420) são usinadas a partir de um modelo de teste compósito (210), o modelo de teste compósito (210) incluindo uma pluralidade de dobras (121 a 128) arranjadas com primeiras camadas de dobra (121, 122, 124, 125, 126, 127) tendo fibras orientadas em uma primeira direção e segundas camadas de dobra (123, 128) tendo fibras orientadas em uma segunda direção, a primeira direção diferente do que a segunda direção.

2. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o modelo de teste compósito (210) inclui pelo menos duas pilhas de dobras formadas a partir de uma única deposição de compósito (102), as pelo menos duas pilhas de dobras incluindo: uma primeira pilha de dobras a partir de uma primeira seção (131) da única deposição de compósito (102); e uma segunda pilha de dobras a partir de uma segunda seção (130) da única deposição de compósito (102).

3. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a seção de caliber (420) possui um número reduzido de dobras com relação a um número de dobras do particular modelo de teste compósito (210).

4. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira pilha de dobras (320) está acoplada com a segunda pilha de dobras (322) antes de curar a única deposição de compósito (102), e em que a segunda seção (130) está adjacente à primeira seção (131) na única deposição de compósito (102).

5. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a única deposição de compósito (102) possui uma primeira face (110) e uma segunda face (112) oposta à primeira face, em que a primeira pilha de dobras (320) possui uma terceira face (133) correspondendo com a primeira face (110) da única deposição de compósito (102) e uma quarta face (135) correspondendo com a segunda face (112) da única deposição de compósito (102), em que a segunda pilha de dobras (322) possui uma quinta face (132) correspondendo com a primeira face (112) da única deposição de compósito (102) e uma sexta face (134) correspondendo com a segunda face (112) da única deposição de compósito (102), e em que a terceira face (133) da primeira pilha de dobras (320) é acoplada com a quinta face (132) da segunda pilha de dobras (322) para formar o modelo de teste compósito.

6. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um calibre de deformação (430, 432) acoplado com a seção de calibre (420).

7. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma primeira placa de cobertura (440) acoplado com uma extremidade (404) da primeira aba (422), a primeira placa de cobertura (440) que cobre a extremidade (404) da primeira aba (422) e que cobre pelo menos uma porção de um ou mais lados (408, 410), pelo menos uma porção de uma ou mais faces (412, 414) da primeira aba (422), ou uma combinação das mesmas; e uma segunda placa de cobertura (442) acoplada com uma extremidade (406) da segunda aba (424), a segunda placa de cobertura (442) que cobre a extremidade (406) da segunda aba (424) e que cobre pelo menos uma porção de um ou mais lados (408, 410), pelo menos uma porção de uma ou mais faces (412, 414) da segunda aba (424), ou uma combinação das mesmas, em que a primeira placa de cobertura (440) e a segunda placa de cobertura (442) são configuradas para inibir varreduras de extremidade de respectivas abas (422, 424) quando as extremidades são sujeitadas a teste de compressão carregado na extremidade.

8. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira direção é girada aproximadamente 90 graus com relação à segunda direção, e em que as primeiras camadas de dobra (121, 122, 124, 125, 126, 127) incluem menos camadas do que as segundas camadas de dobra (123, 128).

9. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira direção está ao longo de um comprimento do modelo de teste compósito (210), o comprimento correspondendo com uma direção a partir da primeira aba (422) para a segunda aba (424), e em que a segunda direção é por uma largura do modelo de teste compósito (221).

10. Espécime de teste compósito (402) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que lados da primeira aba (422) e da segunda aba (424) são substancialmente paralelos à primeira direção, e em que a seção de calibre (420) é formada através da redução de uma espessura do modelo de teste compósito (210) removendo material a partir de ambas as faces (412, 414) do modelo de teste compósito (210), e em que uma porção da seção de calibre (420) próxima de um centro da espessura do modelo de teste compósito é curvada.

11. Método (600), caracterizado pelo fato de que compreende: usar uma pluralidade de dobras (602) para formar uma deposição de compósito arranjando primeiras camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma primeira direção e arranjando segundas camadas de dobra para ter fibras orientadas em uma segunda direção, a primeira direção diferente do que a segunda direção, em que a deposição de compósito possui uma primeira face e uma segunda face oposta à primeira face; cortar (604) a deposição de compósito para formar uma primeira seção (131) e uma segunda seção (130), a primeira seção (131) tendo uma terceira face (133) correspondendo com a primeira face (110) da deposição de compósito (102) e uma quarta face (135) correspondendo com a segunda face (112) da deposição de compósito (102), e a segunda seção (130) tendo uma quinta face (132) correspondendo com a primeira face (110) da deposição de compósito (102) e uma sexta face (134) correspondendo com a segunda face (112) da deposição de compósito (102); acoplar (606) a terceira face da primeira seção com a quinta face da segunda seção para formar um painel compósito (200); e formar (608) um ou mais modelos de teste compósitos a partir do painel compósito.

12. Método (600) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usinar (610) a particular modelo de teste compósito dos um ou mais modelos de teste compósitos para formar um espécime de teste compósito, o espécime de teste compósito tendo uma primeira aba, uma segunda aba, e uma seção de calibre entre a primeira aba e a segunda aba.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que usinar o particular modelo de teste compósito para formar o espécime de teste compósito inclui usinar a seção de calibreperpendicular à primeira direção e perpendicular à segunda direção para reduzir um número de dobras na seção de calibre com relação a um número de dobras do particular modelo de teste compósito.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a primeira direção é girada aproximadamente 90 graus com relação à segunda direção e em que as primeiras camadas de dobra incluem menos camadas do que as segundas camadas de dobra.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira direção está ao longo de um comprimento dos um ou mais modelos de teste compósitos e em que a segunda direção é por uma largura dos um ou mais modelos de teste compósitos.