Title

RECOMMENDED PRACTICES FOR COMPRESSION TESTING OF RIGID POLYMERS – EXPERIMENTAL EVALUATION OF MAIN SETUP PARAMETERS

PRÁTICAS RECOMENDADAS PARA ENSAIOS DE POLÍMEROS RÍGIDOS À COMPRESSÃO – AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DOS PARÂMETROS PRINCIPAIS

Authorship

Donato, Gustavo Henrique Bolognesi; Ozilio, Helbert

Donato, Gustavo Henrique Bolognesi

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Ozilio, Helbert

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DOI

10.5151/2594-5327-21072

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Abstract

Engineering polymers usually present larger compressive yield strength if compared to tensile loading, as a result of deformation micromechanism, highly dependent on the hydrostatic stress state. If neglected, the higher compressive properties can lead to excessive (or undesired) conservatism in design. However, experimental results from compression testing are very scarce in the literature and existing standards (ASTM D695; DIN EN ISO 604) provide only general (sometimes incomplete) guidance on dimensions, lubrication and yield definitions. Exploratory investigations carried out by the authors following current standards revealed more than 30% deviation on mechanical properties depending on the adopted parameters. As a step to better understand polymers testing under compression, this work investigates the effects of geometry, lubrication and yield definitions on elastic modulus and yield strength. Three polymers are studied (POM - high stiffness; Nylon 6 - medium stiffness; HDPE - low stiffness) employing round specimens with varying geometries and conditions. Results include recommended practices to obtain accurate and physically meaningful properties minimizing buckling, friction effects and scatter.

Polímeros de engenharia usualmente apresentam maior tensão de escoamento em compressão em relação à tração devido aos micromecanismos de deformação, sensíveis à parcela hidrostática do tensor de tensões. Se negligenciado, esse fenômeno pode conduzir ao superdimensionamento involuntário do componente. Entretanto, resultados de compressão de polímeros são bastante escassos na literatura e normas existentes (ASTM D695; DIN EN ISO 604) fornecem somente diretrizes amplas (em alguns casos incompletas) sobre dimensões de espécimes, lubrificação e definições de escoamento. Estudos conduzidos pelos autores mostraram variações de mais de 30% nas propriedades para diferentes parâmetros. Assim, este trabalho estuda três polímeros termoplásticos (POM – alta rigidez; Nylon 6 – média rigidez; PEAD – baixa rigidez) utilizando espécimes cilíndricos de variadas razões comprimento por diâmetro sob diferentes condições de ensaio. Os resultados incluem práticas recomendadas objetivando propriedades acuradas, com menor espalhamento e efeitos de flambagem e atrito.

Keywords

Engineering polymers; Compressive testing; Recommended practices.

Polímeros; Ensaio de compressão; Práticas recomendadas.