Jump to the content of the page

Menguji komposit

Composites terdiri dari dua atau lebih bahan yang diikat menjadi satu. Kombinasi bahan ini menghasilkan sifat bahan yang sangat khusus, seperti kekakuan dan kekuatan dalam arah tertentu sambil menjaga berat tetap minimum dan membuka pintu untuk area aplikasi baru.

Bahan komposit serat menemukan kegunaan baru di banyak produk yang berbeda, yang pada gilirannya meningkatkan signifikansi pengujian komposit. Pesawat, termasuk Airbus A380 dan A350, atau Boeing 787 adalah contoh terkini dari bidang penerbangan sipil di mana persentase tinggi komposit serat karbon digunakan. Sasis mobil BMW I3 dan I8 seluruhnya terbuat dari bahan plastik yang diperkuat serat karbon (CFRP) yang sangat ringan sehingga dapat dibawa oleh dua orang. Dalam mobil balap, komposit serat telah menjadi bahan standar untuk beberapa waktu. Berbagai jenis komposit juga digunakan dalam bilah turbin angin yang lebih besar. Komposit serat searah menyerap gaya sentrifugal, permukaan luar terbuat dari komposit serat multiarah, dan struktur keseluruhan dirancang sebagai komposit inti. Komposit juga digunakan dalam industri medis, misalnya, dalam prostesis, serta dalam industri konstruksi sebagai bahan multifaset untuk jembatan, dan dalam teknik fasad.

Topik yang sangat menarik di bidang kedirgantaraan adalah penyimpanan hidrogen cair pada suhu kriogenik. Tujuan dari uji material adalah untuk mengidentifikasi karakteristik dan menemukan wawasan baru mengenai perilaku material pada suhu yang sangat rendah.

Pengujian komposit Jenis-jenis komposit Persyaratan pengujian komposit Sistem pengujian modular Customer projects Brosur komposit Uji komposit kriogenik

Video: Pengenalan pengujian komposit

Rekaman webinar Pengenalan pengujian komposit:
Pelajari lebih lanjut tentang metode pengujian dasar dan peralatan pengujian yang digunakan dalam pengujian material komposit untuk jaminan kualitas dan desain struktur komposit:

  • Aplikasi material komposit (sesuai pada 3:28)
  • Uji tarik dan alignment (sesuai pada 15:32)
  • Uji kompresi (sesuai pada 20:25)
  • Uji shear (sesuai pada 31:07)
  • Uji flexure (sesuai pada 37:58)
  • ILSS / kekuatan shear interlaminar (sesuai pada 42:21)
  • Mesin uji statis termasuk alat uji (sesuai pada 45:26)
  • Pengukuran pemanjangan dan defleksi (sesuai pada 49:40)

Unduh pdf

Webinar menarik lainnya tentang komposit

Pengujian tarik komposit

Pengujian tarik komposit digunakan untuk menentukan modulus tarik dan nilai karakteristik elastisitas rasio Poisson, serta kekuatan tarik dalam arah material utama plastik yang diperkuat serat.

  • Metode pengujian yang paling umum untuk uji tarik komposit adalah ISO 527-4 & ISO 527-5, ASTM D3039, serta EN 2561 dan EN 2597.
  • Standar pabrik airbus AITM1-0007 mencakup kondisi pengujian untuk uji tarik pada laminasi multidirectional tak berlekuk dan uji tarik takik untuk penentuan kekuatan tarik dengan menggunakan metode uji open hole tension (OHT) dan filled hole tension (FHT). Uji tegangan lubang terbuka dan lubang terisi dilakukan terutama untuk aplikasi kedirgantaraan untuk menentukan faktor reduksi untuk laminasi multidirectional di bawah pembebanan tarik lubang terbuka atau tertutup. Metode uji standar lainnya untuk menentukan kekuatan tarik lubang terbuka dan lubang terisi adalah ASTM D5766 dan ASTM D6742.
Uji tarik pada komposit
ISO 527-4, ISO 527-5
to Uji tarik pada komposit
Uji tarik pada komposit
ASTM D3039
to Uji tarik pada komposit

Pengujian kompresi komposit dan pengujian kompresi notched

Pengujian tarik komposit digunakan untuk menentukan modulus tarik dan nilai serta kekuatan tarik dalam arah material utama plastik yang diperkuat serat. Karena kekuatan tekan ke arah serat laminasi sering kali lebih kecil daripada kekuatan tarik, dan mode kegagalan laminasi FRP di bawah pembebanan tarik dan kompresi sangat berbeda, uji kompresi memainkan peran penting dalam pengujian komposit.

Berbagai macam metode pengujian dan standar pengujian tersedia untuk uji kompresi komposit, yang membedakan antara tiga prinsip aplikasi beban:

  • Tes kompresi end loading sesuai dengan ASTM D695, DIN EN 2850 tipe B dna Boeing BSS 7260 tipe III dan IV
  • Uji kompresi dengan shear loading untuk ASTM D3410, ISO 14126 Metode 1, DIN EN 2850 tipe A dan spesimen Airbus AITM1-0008 tipe A
  • Uji kompresi dengan combined loading ke ASTM D6641, ASTM D6641, ISO 14126 Metode 2, dan spesimen Airbus AITM1-0008 tipe A

Selain metode pengujian yang disebutkan di atas untuk penentuan nilai kompresi laminasi unnotched, terdapat uji kompresi notched standar pada komposit untuk menentukan kekuatan kompresif open hole (OHC) untuk ASTM D6484 dan kekuatan kompresif filled hole (FHC) untuk ASTM D6742.
Seiring dengan sifat kompresi laminasi unnotched, faktor reduksi yang sesuai kemudian dapat ditentukan untuk laminasi multi arah di bawah pembebanan tekan. Uji kompresi notched dijelaskan lebih lanjut dalam standar industri Airbus AITM1-0008 tipe spesimen B, D dan C, serta dalam tipe I Boeing BSS 7260 .

Uji kompresi pembebanan akhir pada komposit
ASTM D695, DIN EN 2850, BSS 7260
Kompresi pemuatan akhir: untuk pengujian material komposit yang diperkuat serat terus menerus
to Uji kompresi pembebanan akhir pada komposit
Uji kompresi dengan pembebanan geser
ISO 14126, ASTM D3410, DIN EN 2850
Kompresi pembebanan geser: untuk material komposit satu arah dengan kekuatan lebih rendah pada arah serat, dan untuk uji kompresi pada kain dan laminasi komposit multiarah.
to Uji kompresi dengan pembebanan geser
Uji kompresi dengan pemuatan gabungan
ISO 14126 (Metode 2), ASTM D6641, Airbus AITM1-0008
Kompresi pembebanan gabungan: Menguji spesimen kompresi komposit dengan penampang spesimen yang lebih besar dan uji kompresi dengan laminasi komposit yang diperkuat serat karbon searah kekuatan tinggi
to Uji kompresi dengan pemuatan gabungan
Kompresi lubang terbuka, kompresi lubang terisi, uji kompresi berlekuk
ASTM D6484, ASTM D6742, Boeing BSS 7260 Tipe I atau, AITM1-0008
Penentuan pengaruh lubang pada kekuatan tekan laminasi.
to Kompresi lubang terbuka, kompresi lubang terisi, uji kompresi berlekuk

Pengujian shear komposit

Uji shear komposit digunakan untuk menentukan karakteristik shear dalam bidang dari plastik yang diperkuat serat, seperti modulus shear dan kekuatan shear. Untuk material FRP dengan nilai karakteristik yang berbeda pada arah material utama, modulus shear harus selalu ditentukan dengan menggunakan uji shear terpisah dan tidak dapat dihitung dari nilai karakteristik elastis lainnya, seperti halnya pada material isotropik, misalnya.

Tiga metode pengujian yang berbeda telah ditetapkan untuk menentukan karakteristik shear dan perilaku shear:

Untuk uji tarik dengan laminasi ±45° (uji shear in-plane), pengaturan pengujian yang sama yang digunakan untuk uji tarik dapat digunakan. Namun demikian, pencatatan strain melintang, selain regangan aksial, wajib dilakukan untuk penghitungan strain shear.

Spesimen notched dan perlengkapan uji yang sesuai diperlukan untuk Iosipescu dan uji shear rel v-notched. Pengukuran strain biaksial juga diperlukan di sini. Pengukur regangan biaksial sering digunakan. Sebagai alternatif, regangan dapat diukur dengan menggunakan korelasi gambar digital (DIC).
Uji shear v-notched juga dapat digunakan untuk menentukan nilai geser di luar bidang, jika tersedia laminasi dengan ketebalan yang sesuai.

Uji IPS (geser dalam bidang)
dapat diproduksi dan diukur dengan melakukan uji tarik atau kompresi pada ±45° terhadap arah serat.
to Uji IPS (geser dalam bidang)
Uji geser bertakik-V
digunakan untuk mengkarakterisasi sifat geser dalam bidang.
to Uji geser bertakik-V

Pengujian flexure komposit

Karena pengaturan pengujian yang relatif sederhana, geometri spesimen dan proses pemesinan, serta kinerja pengujian, uji kelenturan komposit sering digunakan dalam jaminan kualitas untuk perbandingan material yang cepat. Ada perbedaan antara uji flexure 3 dan 4 titik. Metode uji standar yang umum digunakan untuk uji flexure pada plastik yang diperkuat serat adalah:

Jika kekakuan seluruh susunan pengujian memadai, atau jika flexure dalam susunan pengujian dapat ditentukan dan dikoreksi dalam software pengujian, penggunaan jarak tempuh alat berat sering kali diizinkan dalam uji flexure 3 titik.
Sebaliknya, uji flexure 4 titik memerlukan pengukuran defleksi di bagian tengah spesimen dengan menggunakan sistem pengukuran perpindahan yang sesuai.

Uji lentur
ISO 14125, ASTM D7264
Uji lentur pada komposit (uji lentur 3 titik dan 4 titik) dilakukan untuk menentukan karakteristik mekanis yang penting dengan mudah.
to Uji lentur
Uji lentur 3 titik ASTM D790
Standar ASTM D790 menjelaskan uji lentur 3 titik pada plastik kaku dan semi kaku serta komposit serat dengan penguat serat panjang.
to Uji lentur 3 titik ASTM D790

Kekuatan shear interlaminar (ILSS)

Tes untuk menentukan kekuatan shear interlaminar (ILSS) adalah salah satu uji statis yang paling umum dilakukan untuk plastik yang diperkuat serat dan sering digunakan dalam jaminan kualitas. Hanya diperlukan spesimen yang cukup kecil, pengujiannya sendiri cepat dan mudah dilakukan, dan hanya gaya maksimum yang ditentukan dalam pengujian yang relevan untuk tujuan evaluasi.

Standar pengujian yang ditetapkan untuk tes ILSS adalah ISO 14130, EN 2377, EN 2563 dan ASTM D2344.

Keempat standar tersebut menggambarkan spesimen berbentuk persegi panjang, namun keempat standar tersebut dapat menggunakan dimensi yang berbeda untuk panjang, lebar, dan ketebalan spesimen. ASTM D2344 juga menjelaskan spesimen melengkung, seperti yang diambil dari vessel tekan atau dinding pipa.

Perlengkapan uji yang digunakan untuk uji ILSS harus dapat memenuhi toleransi pengaturan uji yang sangat rendah yang ditentukan oleh standar uji.

Kekuatan geser interlaminar ILSS
ASTM D2344, ISO 14130, EN 2377, EN 2563
menggambarkan kekuatan geser antara bidang laminasi komposit dan ditentukan dengan menggunakan uji geser balok pendek.
to Kekuatan geser interlaminar ILSS

Pengujian untuk menentukan laju pelepasan energi interlaminar

Laju pelepasan energi kritis dan laju pelepasan energi selama pertumbuhan crack yang stabil ditentukan dengan menggunakan metode pengujian mekanika fraktur untuk memahami perilaku delaminasi laminasi komposit. Untuk membuat spesimen, diperlukan laminasi di mana air mata buatan dibuat di bidang tengah laminasi dengan menggunakan film plastik yang sangat tipis dan tidak berperekat (film Teflon sering digunakan).

Metode pengujian dengan pertumbuhan crack dengan pembebanan tarik tegak lurus terhadap permukaan crack (Mode I) dan metode pengujian dengan pertumbuhan crack dengan pembebanan shear pada penampang laminasi (Mode II) adalah yang paling umum dilakukan. Untuk kalibrasi metode numerik untuk perhitungan perambatan crack pada laminasi, terdapat metode uji tambahan berupa pembebanan mode campuran I+II:

  • Mode I sebagai uji balok kantilever ganda (DCB) sesuai dengan ISO 15024, EN 6033, ASTM D5528, Airbus AITM1-0005 dan Boeing BSS 7273
  • Mode II sebagai uji flexure berlekuk akhir (ENF) sesuai dengan ASTM D7905, EN 6034, Airbus AITM1-0006 dan Boeing BSS 7273
  • Mode II sebagai uji pemisahan beban akhir yang dikalibrasi (C-ELS) sesuai dengan ISO 15114
  • Mode campuran I+II sebagai uji pembengkokan mode campuran (MMB) sesuai dengan ASTM D6671
Tingkat pelepasan energi (G)
Tingkat pelepasan energi termasuk dalam nilai karakteristik mekanik fraktur dan biasanya ditentukan dalam Mode I dan Mode II.
to Tingkat pelepasan energi (G)

Uji kompresi setelah tumbukan (CAI)

Uji kompresi setelah tumbukan (CAI) adalah metode uji yang digunakan untuk menentukan kekuatan sisa tekan laminasi setelah kerusakan akibat tumbukan. Spesimen yang akan diuji telah dirusak sebelumnya dengan energi tumbukan yang ditentukan dalam standar pengujian masing-masing. Metode ini memungkinkan kesimpulan yang dapat diambil tentang toleransi kerusakan laminasi komposit untuk memastikan keamanan dan keandalan komponen, terutama pada struktur komposit yang berpotensi mengalami benturan dalam industri kedirgantaraan.

Metode pengujian berikut ini telah ditetapkan untuk pengujian CAI: ASTM D7136 dan ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM1-0010 dan Tipe II Boeing BSS 7260.

Kompresi setelah Impact CAI
ASTM D7136, ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM1-0010, Boeing BSS 7260 tipe II
CAI digunakan untuk mengkarakterisasi kerusakan yang dapat terjadi pada pesawat terbang atau kendaraan, misalnya, jika ditabrak batu atau burung, atau jika rusak dalam kecelakaan.
to Kompresi setelah Impact CAI

Kekuatan bearing dan kekuatan sambungan

Selain nilai karakteristik mekanik dari laminasi plastik yang diperkuat serat itu sendiri, pengujian juga dilakukan untuk menentukan kekuatan sambungan untuk tujuan tata letak dan desain struktur komposit.

Metode uji standar yang digunakan untuk tujuan ini secara garis besar dapat dibagi ke dalam tiga area:

Pergeseran melalui overlap
ASTM D5868, EN 6060, Airbus AITM1-0019
Uji geser digunakan untuk membandingkan ikatan perekat laminasi.
to Pergeseran melalui overlap

Pengujian fatik komposit

Untuk menentukan perilaku fatik laminasi komposit dan mendapatkan kurva S-N, uji siklik dinamis biasanya dilakukan di bawah beban tarik berdenyut. Standar yang berlaku uji komposit dinamis adalah ASTM D3479 dan ISO 13003. ISO 13003 juga menjelaskan uji fatik komposit di bawah beban lentur siklik dinamis.

Metode pengujian komposit dinamis sterstandardisasi lainnya adalah:

  • Tegangan lubang terbuka dan fatik kompresi lubang terbuka untuk ASTM D7615
  • Pertumbuhan crack interlaminar di bawah beban fatik mode I untuk ASTM D6115
  • Fatik sambungan baut dan uji respons bantalan dinamis terhadap ASTM D6873 dan Airbus AITM1-0074
  • Airbus AITM1-0075 berisi ringkasan informasi tentang cara melakukan uji fatik ILSS, ILTS, OHT & OHC, FHT & FHC, pull-through, CAI, dan uji fatik putaran-geser.
Metode uji siklik dinamis
digunakan untuk menentukan daya tahan spesimen, elemen struktural, dan komponen.
to Metode uji siklik dinamis

Sistem pengujian modular untuk komposit

Laboratorium pengujian besar dengan tingkat throughput tinggi yang sesuai menggunakan beberapa mesin pengujian besar yang berbeda untuk metode pengujian individual untuk meminimalkan waktu dan biaya yang terlibat dalam pembangunan ulang. Metode uji standar dapat dibagi menjadi rentang gaya berikut:

  • Gaya hingga 1 kN: uji lentur, tingkat pelepasan energi, uji tarik pada filamen tunggal
  • Gaya hingga 10 kN: uji geser, misalnya, IPS, ILSS, and V-notch, uji tarik pada untaian filamen, uji tarik UD 90°, uji tarik pada arah ketebalan
  • Memaksa hingga 100 kN UD 0° uji tarik, uji tarik MD untuk ketebalan laminasi yang lebih rendah, uji kompresi sesuai standar ISO, ASTM dan EN, uji kompresi takik, uji tekanan bantalan
  • Kekuatan lebih dari 100 kN: uji tarik dan kompresi sesuai standar Airbus dengan ketebalan laminasi yang sesuai, kompresi setelah impak

Jika laju throughput tidak cukup tinggi atau tidak konsisten sehingga membuat investasi dalam beberapa mesin pengujian masuk akal, opsi alternatif adalah dengan melengkapi satu mesin pengujian sehingga dimungkinkan untuk melakukan sebanyak mungkin metode uji dengan upaya pembangunan ulang yang paling sedikit.

ZwickRoell telah mengembangkan konsep mesin uji modular untuk mesin uji elektromekanis dan mesin uji servohidraulik untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda ini. Keuntungan dari sistem modular ini sangat jelas: semua perlengkapan dan peralatan, ekstensometer, software, panel pelindung, dan temperatur chamber adalah modular dan didesain untuk bekerja bersama. Fakta bahwa setiap komponen dapat dipasang kembali, juga membuat sistem ini tahan terhadap masa depan ...

Jika Anda mencari solusi optimal untuk setiap kebutuhan Anda, silakan hubungi pakar industri kami.

Hubungi pakar industri kami.

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan kebutuhan Anda.

Hubungi kami

Name Type Size Download
  • Brosur Industri: Komposit PDF 7 MB
  • Presentasi: Pengenalan pengujian komposit PDF 2 MB

Proyek pelanggan yang menarik

Top