La prova di trazione CFRP viene spesso utilizzata per la valutazione di caratteristiche meccaniche importanti quali il modulo a trazione, la resistenza a trazione e la deformazione a rottura.
Nei compositi quali i polimeri in fibra di carbonio rinforzata, più materiali vengono incorporati in un unico componente costituito essenzialmente da due parti: una matrice legante e un rinforzo. Nel CFRP la matrice è solitamente una resina polimerica; serve a unire i rinforzi in fibra di carbonio che, a loro volta, conferiscono al sistema una rigidità e una resistenza maggiori rispetto ai materiali plastici non compositi.
Poiché il CFRP è costituito da due elementi distinti, le proprietà del materiale dipendono da questi due elementi, permettendo così di sviluppare sempre nuove applicazioni.
Negli ultimi anni, l’utilizzo del CFRP ha conosciuto una forte espansione in tutti quegli ambiti che richiedono prodotti con elevata resistenza e lunga durata: le pale delle grandi turbine eoliche, i velivoli dell’aviazione civile e militare, le auto da corsa, le protesi biomedicali sono chiari esempi dell’utilizzo corrente del CFRP. Ampiamente sfruttato dal settore elettrico ed energetico, aeronautico, ferroviario, automotive o dell’ingegneria medicale per via della sua resistenza meccanica e alla corrosione, per l’elevata coibenza termica, rigidità e leggerezza.
Di qui l’esigenza crescente di testare in modo specifico le prestazioni del sistema fibra-matrice, attraverso una serie di prove fisico – meccaniche come la prova di trazione CFRP.
Prova di trazione CFRP: metodo di prova e dati utili
La prova consiste nel sottoporre il provino di CFRP a un carico di trazione che verrà applicato gradualmente e unidirezionalmente fino alla rottura del provino stesso. Attraverso questo metodo di prova è possibile effettuare delle verifiche fondamentali per lo sviluppo e la progettazione di nuove applicazioni, quali:
- testare il grado di resistenza a trazione
- determinare il carico unitario di rottura
- effettuare una registrazione completa di come il componente reagisce alla forza di carico applicata in relazione al diagramma sforzo-deformazione.
- stabilire il tipo di deformazione con cui il CFRP a campione reagisce alla forza applicata: rottura o alterazione irreversibile.
- confrontare il carico di snervamento e la forza massima di tenuta di due campioni differenti
- individuare l’allungamento percentuale
- misurare il modulo elastico
- determinare il limite elastico.
L’importanza di tali informazioni giustifica la rilevanza delle prove di trazione su CFRP, essenziali per ottimizzare le performance di un prodotto, ridurre il time to market, avviare un processo di validazione conforme ai principali regolamenti europei e normative vigenti.
Prova di trazione CFRP: macchine di prova
Per svolgere prove di trazione consigliamo l’utilizzo di una macchina a doppia colonna serie AG-X/AGS-X con capacità solitamente non inferiore ai 20 kN. La cella di carico andrà individuata in funzione della capacità del telaio della macchina e della forza che richiede il materiale. Le morse più utilizzate sono quelle manuali autostringenti perché garantiscono che il campione non scivoli durante il test. Pe misurare l’allungamento del materiale si utilizza un estensimetro di tipo strain gauge oppure automatico.
Il Software TrapeziumX consente inoltre di creare e salvare i metodi di prova, svolgere gli opportuni calcoli ed elaborare report personalizzati in maniera semplice, intuitiva ed al tempo stesso esaustiva.
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Prove di Trazione CFRP
Il CFRP è un materiale molto utilizzato nel settore elettrico ed energetico, aeronautico, ferroviario ed automotive per via della sue proprietà ovvero elevata resistenza meccanica ed alla corrosione, elevata coibenza termica, rigidità e leggerezza.
