г. Москва, ул. Ленинская слобода, д. 19,
БЦ "Omega Plaza", 3й эт., оф. №3024-3

Оценка эквивалентности стандартов на практике: тестирование композитов

Опубликовано: 19.01.2022

Обновлено: 19.01.2022


  • Оценка эквивалентности стандартов на практике: тестирование композитов
Какие стандарты использовать при тестировании композитных материалов? Учитывая многообразие релевантных документов, выбор способен оказаться весьма сложной задачей. Благо, многие документы схожи / эквивалентны, и оценка материала в соответствии с одним стандартом автоматически обеспечивает соответствие требованиям другого документа. 

Учитывая данное обстоятельство, на первый план выходит оценка эквивалентности стандартов на тестирование композитов. Несмотря на то, что процесс сравнительной оценки отнимает много времени и в некоторой степени субъективен, он доказал свою эффективность при определении эквивалентности методов испытаний композитов.

Подготовка к запуску программы испытаний композитных материалов

Одним из первых решений, которые необходимо принять при запуске программы испытаний композитов на предприятии / в лаборатории, является выбор методов испытаний, которым необходимо следовать. Если не проводить специализированные испытания, обычно нетрудно найти стандартизированный метод испытаний для измерения практически любого механического свойства композита. Однако выбор стандарта, описывающего метод испытаний, может оказаться более сложным.

Во-первых, одна-единственная организация по стандартизации вроде ASTM International может предлагать несколько стандартов с описанием методов испытаний для измерения одного и того же свойства материала. Например, в портфеле ASTM International присутствует два стандарта с описанием методов испытаний на сжатие (ASTM D3410 и ASTM D6641) и три документа с описанием методов испытаний на сдвиг в плоскости (ASTM D3518, ASTM D5379 и ASTM D7078).

Во-вторых, существует несколько организаций по стандартизации, которые публикуют документы с описанием методов испытаний для измерения механических свойств композитов. В соответствующий перечень входят организации следующих типов:  
  • Международные: Например, ASTM International и Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization; ISO; ИСО); 
  • Региональные: Например, Европейский комитет по стандартизации (Comité Européen de Normalisation CEN); 
  • Национальные: Например, Японская ассоциация стандартов (Japan Standard Association; JSA); 
  • Консорциумы: Например, Ассоциация поставщиков передовых композитных материалов (Suppliers for Advanced Composite Materials Association; SACMA). 
Наконец, крупные аэрокосмические компании вроде Boeing Co. (стандарты BSS) и Airbus (стандарты AITM) создали собственные наборы методов испытаний. Как результат, существует несколько стандартизированных методологий испытаний для измерения механических свойств композитов. Таким образом, если, например, заказчик не указал лаборатории-подрядчику конкретные стандарты для проведения испытаний, может быть трудно выбрать, какому из них следовать.

Схожи, но не идентичны

Методологии испытаний наиболее широко известных организаций по стандартизации, включая ASTM International, ISO и CEN, часто являются схожими, но не полностью идентичными. Это приводит к возникновению вопросов, касающихся значимости выявленных различий и того, будут ли стандарты давать эквивалентные результаты испытаний. 

Одним из методов оценки эквивалентности является проведение сравнительного тестирования, предполагающее выполнение каждого из сравниваемых методов тестирования при условии тщательного соблюдения предписаний, содержащихся в каждом конкретном документе, и оценку результатов тестирования. 

Тем не менее, выполнение нескольких отдельных программ тестирования для изучения методов, описанных в анализируемых стандартах, редко бывает возможным. Вместо этого обычно выполняются субъективные оценки разных методов.

Для оценки эквивалентности необходимо провести подробное сравнение всех аспектов каждого метода испытаний и оценить значимость всех выявленных различий. В некоторых случаях проведение подобной оценки не представляет сложности. Например, разница между использованием нагрузочных цилиндров диаметром 6 и 6,35 мм при проведении испытаний на изгиб незначительна и, как ожидается, не повлияет на результаты испытаний. 

Однако некоторые различия оценить сложнее. Например, разница в базовой длине образца для испытаний на сжатие может оказать существенное влияние на измеренную прочность на сжатие из-за возможности изгиба или коробления до разрушения под воздействием сжимающего усилия (давления). 

Кроме того, бывают случаи, когда в одном из методов тестирования не указана какая-либо деталь, что оставляет широкое пространство для вариативности, которая, в свою очередь, способна привести к значительным различиям в результатах тестирования.

Оценки таких различий субъективны, так как они основаны на знаниях оценщика, его опыте в  сфере тестирования и даже интуиции подобного специалиста. 

Процесс и критерии оценки эквивалентности стандартов

Процесс начинается с проведения подробной сравнительной оценки каждого метода испытаний. Результаты приводятся в сравнительных таблицах с акцентом на следующие параметры:
  • Геометрические характеристики, включая важные размеры и допуски как образца, так и испытательного приспособления.
  • Процедура проведения испытаний, включая отбор образцов, предварительную подготовку контрольно-измерительных приборов, нагрузочных механизмов и образцов, а также обеспечение соблюдения требований к точности измеряемых величин.
  • Обработка данных и подготовка отчетности, охватывающей процедуры, формулы и статистические методы, используемые для расчетов и демонстрации количественных результатов испытаний.
В дополнение к перечислению конкретных параметров, связанных с каждым из рассматриваемых методов испытаний, надлежит оценить значимость различий в параметрах, которые были включены в сравнительные таблицы. По каждому сравниваемому параметру проводится оценка эквивалентности по следующей оценочной шкале:
  • (0) - Никакой разницы (по сути то же самое), не ожидается никакого влияния на результаты.
  • (1) - Незначительная разница, которая потенциально может оказать незначительное влияние на результаты.
  • (2) - Минимальная разница (разница минимальной значимости), способная оказать минимальное влияние на результаты.
  • (3) - Умеренная разница (разница умеренной значимости), потенциально способная оказывать умеренное влияние на результаты.
  • (4) - Существенное отличие, способное оказать значительное влияние на результаты.
По итогам процедуры заинтересованным сторонам предоставляется краткое описание каждого сравнения методов испытаний, в котором подчеркиваются наиболее существенные различия. 

Для случаев, когда оценка эквивалентности невозможна, надлежит указывать на несопоставимость стандартов. Если результаты субъективного изучения конкретных параметров теста трудно оценить или поставить под сомнение, можно провести целенаправленное комплексное тестирование, чтобы получить дополнительную информацию. 

Хотя подобный подход к сравнительной оценке требует много времени и несколько субъективен, в ходе предыдущих исследований с его применением было продемонстрировано, что данный подход является эффективным шагом к оценке эквивалентности методов испытаний. 

Наконец, есть еще один возможный результат, который может иметь еще большую ценность: лучше понимая различия, существующие между стандартизированными методами испытаний, используемыми для измерения одних и тех же свойств материалов, можно приступить к решению вопроса о том, как лучше всего гармонизировать различные стандарты, используемые при тестировании композитов.

Поделиться с друзьями!

Теги: композитные материалы тестирование композиты эквивалентность стандартов ASTM International ASTM D3410 ASTM D6641 ASTM D3518 ASTM D5379 ASTM D7078 ISO ИСО CEN


Подписка
Оставьте ваш e-mail, чтобы получать новости