ISO 527-4 | ISO 527-5 Pengujian Tarik Komposit yang Diperkuat Serat
Uji tarik menurut ISO 527-4 dan ISO 527-5 digunakan untuk menentukan modulus tarik dan nilai karakteristik elastisitas rasio Poisson, serta kekuatan tarik dalam arah material utama plastik yang diperkuat serat. ISO 527-4 menjelaskan kondisi pengujian untuk plastik yang diperkuat serat isotropik dan anisotropik. Ini termasuk material komposit dengan penguat non-transparan, seperti tikar, anyaman atau serat potong, serta laminasi multi-arah yang terbuat dari lapisan-lapisan individual yang searah. ISO 527-5 menjelaskan kondisi pengujian untuk plastik yang diperkuat serat searah (UD). Kedua standar tersebut mengacu pada ISO 527-1 untuk prinsip-prinsip umum penentuan sifat tarik.
Standar lain yang sering digunakan untuk pengujian tarik plastik yang diperkuat serat panjang atau kontinu adalah ASTM D3039, yang mencakup kondisi pengujian untuk plastik yang diperkuat serat isotropik dan anisotropik, serta untuk plastik yang diperkuat serat searah.
Nilai objektif dan karakteristik Video pengujian & peralatan pengujian Persyaratan pengujian Spesimen & dimensi Informasi tambahan
Tujuan pengujian dan nilai karakteristik untuk ISO 527-4 dan ISO 527-5
Uji tarik untuk plastik yang diperkuat serat dilakukan untuk menentukan sifat tarik dalam proses pengembangan dan kualifikasi material, untuk menentukan nilai karakteristik yang akan digunakan untuk tata letak dan desain struktur komposit, serta dalam jaminan kualitas. Terlepas dari jenis tulangan serat, hasil karakteristik dan nilai karakteristik berikut ini ditentukan dalam ISO 527-4 dan ISO 527-5:
- Tegangan tarik: gaya yang berhubungan dengan penampang awal spesimen
- Regangan aksial: perubahan panjang pengukur dengan mengacu pada panjang pengukur awal dalam arah beban
- Ketegangan melintang: Perubahan panjang pengukur dengan mengacu pada panjang pengukur awal dalam arah melintang (hanya diperlukan untuk penentuan rasio Poisson)
- Modulus tarik: kemiringan kurva tegangan-strain dalam interval regangan tertentu dalam rentang elastis. Disebut juga modulus elastisitas atau modulus Young
- Kekuatan tarik: nilai maksimum tegangan tarik yang ditentukan dalam uji tarik
- strain saat putus: regangan aksial saat kekuatan tarik tercapai
- Rasio Poisson: rasio negatif regangan transversal terhadap regangan aksial
ISO 527-4, ISO 527-5, serta ASTM D3039 menetapkan kondisi pengujian untuk pengujian tarik plastik yang diperkuat serat. Terlepas dari kesamaan dalam metode pengujian, nilai karakteristik yang ditentukan tidak sepenuhnya dapat dibandingkan, karena bentuk spesimen dan dimensi spesimen serta penentuan nilai karakteristik berbeda dalam beberapa aspek (misalnya, interval strain untuk modulus tarik).
Genggaman spesimen dan perlengkapan penyelarasan untuk hasil pengujian yang andal terhadap ISO 527-4 dan ISO 527-5
Untuk melakukan uji tarik terhadap ISO 527-4 dan ISO 527-5, spesimen tarik yang sesuai gripped dalam cengkeraman spesimen dari mesin uji statis. Direkomendasikan untuk secara teratur memeriksa keselarasan spesimen grips menurut ISO 23788 atau ASTM E1012. Untuk laboratorium pengujian terakreditasi Nadcap di industri kedirgantaraan, bukti penyelarasan adalah wajib. Body-over-wedge mekanis atau grips bodi-over-wedge hidrolik cocok untuk kebutuhan ini. Jika bukti penyelarasan tidak diperlukan, dapat diselaraskan secara bersyarat grips sekrup wedge juga bisa digunakan.
Sistem pengujian modular untuk komposit
Laboratorium pengujian yang lebih besar dengan volume pengujian yang tinggi menggunakan mesin pengujian yang berbeda untuk metode pengujian komposit yang sangat beragam, dan dengan demikian dapat meminimalkan upaya konversi. Mesin pengujian individual dapat disesuaikan dengan rentang gaya yang diperlukan untuk berbagai jenis pengujian. Jika tingkat throughput tidak tinggi atau cukup konsisten sehingga investasi pada beberapa mesin pengujian masuk akal, opsi alternatifnya adalah melengkapi satu mesin pengujian sehingga Anda dapat melakukan metode pengujian sebanyak mungkin dengan upaya konversi mesin yang paling sedikit.
ZwickRoell mengembangkan desain modular, yang tersedia sebagai mesin pengujian 100 kN atau 250 kN yang mencakup 21 metode pengujian dan sekitar 120 standar pengujian (ISO, EN, ASTM, serta Airbus AITM dan Boeing BSS), dan yang memungkinkan karakterisasi komprehensif bahan komposit yang diperkuat serat pada suhu kamar atau untuk pengujian pada uhu rendah atau tinggi mulai dari -80 °C hingga +360 °C.
Mesin uji tarik untuk ISO 527-4 dan ISO 527-5
Untuk uji tarik sesuai dengan ISO 527-4 dan ISO 527-5 dengan spesimen standar dan untuk plastik fiber-reinforced, penggunaan mesin uji 100 kN sering kali sudah cukup. Dengan konfigurassi mesin 100 kN yang ditunjukkan di sebelah kanan, penggunaan grip body-over-wedge mekanis memudahkan untuk beralih di antara pengaturan pengujian dan perlengkapan pengujian yang berbeda. Karena grip spesimen mudah dilepas, seluruh area kerja mesin uji juga dapat digunakan untuk pengujian non-standar. Kaki penyangga memungkinkan penyesuaian ketinggian area kerja secara individual dan ergonomis.
Jika pengujian dilakukan secara eksklusif pada plastik yang diperkuat serat gelas (GFRP), mesin statis dengan gaya maksimum 50 kN biasanya sudah cukup.
Ekstensometer untuk pengukuran regangan hingga ISO 527-4 dan ISO 527-5
Untuk penentuan yang benar dari nilai karakteristik elastis dan strain saat putus, perlu mengukur strain secara langsung pada spesimen. Untuk menentukan modulus Young dan regangan putus, pengukuran strain aksial sudah cukup. Untuk menentukan rasio Poisson sebagai tambahan, diperlukan sistem pengukuran strain biaksial, yang juga memungkinkan Anda mengukur strain melintang. Untuk pengukuran regangan, Anda dapat menggunakan pengukur strain, sistem pengukuran lengan sensor seperti ekstensometer clip-on (batasan: tidak sampai spesimen patah) atau ekstensometer lengan sensor otomatis (makroXtens, multiXtens) serta sistem optik non-kontak (videoXtens).
Kondisi pengujian sebuah pengujian terhadap ISO 527-4 dan ISO 527-5
Kecepatan pengujian
Kecepatan uji konstan yang akan ditetapkan tergantung pada jenis spesimen dan tujuan pengujian. Kecepatan yang lebih tinggi dapat diatur untuk uji tarik untuk tujuan kontrol kualitas daripada uji tarik yang digunakan untuk karakterisasi material.
- Kegagalan spesimen yang valid
Spesimen yang patah di dalam rahang atau di area transisi dari rahang ke area yang tidak gripped pada spesimen tidak valid dan harus diganti dengan spesimen baru untuk mendapatkan setidaknya lima hasil pengujian yang valid.
Kisaran suhu
Karena sifat mekanik plastik yang diperkuat serat sebagian besar bergantung pada suhu, selain uji tarik pada suhu sekitar, pengujian juga dilakukan pada suhu rendah dan tinggi. Di sini, mesin uji dapat dilengkapi dengan temperatur chamber untuk kisaran suhu -80 °C hingga 360 °C.
Spesimen dan dimensi untuk ISO 527-4/527-5
- l = Panjang total spesimen
- L = Rentang antara grip jaws spesimen
- b = Lebar spesimen
- h = Ketebalan laminasi FRP
- L0 = Panjang pengukur yang disarankan untuk ekstensometer (lengan sensor atau non-kontak): ISO 527-4 tipe spesimen 4 L0 = 25 mm, untuk semua jenis spesimen lain yang tercantum di atas L0 = 50 mm
| Standar | Tipe spesimen | Diagram skematik (disederhanakan, bukan untuk skala) | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| ISO 527-4 | Tipe 1B dumbbell |  |
|
| Tipe 2 persegi panjang tanpa strip tutup |  |
| |
| Tipe 3 * persegi panjang dengan strip tutup |  |
| |
| Tipe 4** berbentuk kerucut tanpa strip tutup |  |
| |
| ISO 527-5 | Tipe A, tipe B *** |  |
|
- * Untuk spesimen 3 pada ISO 527-4 dan spesimen tipe A dan B pada ISO 527-5, strip penutup diaplikasikan pada kedua sisi spesimen. Tujuan dari elemen aplikasi gaya ini, yang biasanya diikat pada laminasi yang akan diuji, adalah untuk mengurangi konsentrasi tegangan pada grip sehingga jaw break (kerusakan pada atau di bagian rahang cengkeraman spesimen) dapat dihindari. Untuk tujuan ini, cap strip yang terbuat dari laminasi GFRP ±45° telah membuktikan kehebatannya. Strip tutup lurus selalu digunakan, sedangkan ASTM D3039 juga mengizinkan penggunaan strip tutup dengan sudut scarf. Elemen aplikasi gaya lainnya, termasuk yang tidak terikat, dapat digunakan (misalnya kain abrasif atau amplas) asalkan dapat ditunjukkan bahwa kekuatan yang sama dapat dicapai dan tidak ada sebaran yang besar dalam nilai karakteristik.
- ** Untuk spesimen tipe 4, baru disertakan pada ISO 527-4:2023, yang ditujukan untuk pengujian tarik tanpa strip tutup pada termoplastik yang diperkuat serat kontinu multidirectional, hasilnya harus dihitung ulang jika putus terjadi di luar L0 = 25 mm panjang pengukur lurus di bagian tengah spesimen. Perhitungan terkait fraktur dari kekuatan tarik untuk spesimen tipe 4 yang tercantum dalam ISO 527-4 Lampiran E sudah termasuk dalam program uji testXpert yang telah dikonfigurasikan sebelumnya untuk ISO 527-4:2023.
- *** Spesimen tipe A and B dalam ISO 527-5 memiliki ketebalan laminasi dan lebar spesimen yang berbeda. Spesimen tipe A, ditujukan untuk uji tarik dengan arah 0° pada laminasi UD, memiliki lebar 15 mm dan ketebalan laminasi 1 mm. Tipe B, di sisi lain, dimaksudkan untuk uji tarik dalam arah 90 ° dari laminasi UD, memiliki lebar 25 mm dan ketebalan laminasi 2 mm. Hal ini memastikan bahwa gaya yang diukur dalam uji tarik 0° tidak terlalu tinggi dan gaya yang diukur dalam uji tarik 90° cukup besar, sehingga kedua jenis spesimen dapat diuji dengan menggunakan pengaturan pengujian yang sama. Penyesuaian geometris ini diperlukan karena laminasi ID menunjukkan perbedaan kekuatan yang ekstrem pada arah serat dan sepanjang serat.
Informasi lebih lanjut tentang ISO 527-4 & ISO 527-5
- Untuk menentukan sifat tarik pada tingkat lapisan tunggal, komposit multilayer diproduksi di mana setiap lapisan diorientasikan dengan cara yang sama. Ini termasuk laminasi UD 0° atau 90° yang ditetapkan dalam ISO 527-5. Dalam kasus komposit anyaman multilayer yang berorientasi pada ISO 527-4, nilai karakteristik mekanis juga dirujuk dalam hal arah lungsin dan pakan.
- Selain melakukan uji tarik untuk pengembangan material, kualifikasi material dan tujuan jaminan kualitas, nilai karakteristik yang ditentukan pada tingkat lapisan tunggal juga digunakan dalam desain struktur komposit untuk metode perhitungan analitis. Dengan menggunakan teori laminasi klasik, misalnya, sifat elastisitas komposit multilayer multidirectional dapat dihitung dari nilai karakteristik masing-masing lapisan. Nilai kekuatan pada tingkat lapisan tunggal digunakan, antara lain, untuk perhitungan kriteria kegagalan seperti tegangan maksimum, Hashin, Puck atau LaRC.
- Karena sifat mekanik komposit multilayer bergantung pada orientasi masing-masing lapisan, setiap komposit multilayer dengan orientasi lapisan individu yang berbeda menghadirkan sifat tarik mekanik yang berbeda. Since the mechanical properties of a multilayer composite depend on the orientation of the respective individual layers, every multilayer composite with different individual-layer orientations presents different mechanical tensile properties. Proses pembuatannya sendiri memiliki pengaruh yang signifikan pada nilai karakteristik yang dihasilkan. Oleh karena itu, pengaruh proses manufaktur terhadap sifat mekanik laminasi plastik yang diperkuat serat (FRP) sering divalidasi dengan pengujian mekanis.
Manfaatkan software pengujian terkemuka dalam pengujian material
Perangkat lunak pengujian testXpert dari ZwickRoell menawarkan:
- Pengoperasioan sederhana: mulai pengujian segera dan jadilah testXpert dengan tetap menjaga keamanan maksimum.
- Pengujian yang andal dan efisien: manfaatkan hasil pengujian yang andal dan efisiensi pengujian yang maksimal.
- Integrasi yang fleksibel: testXpert adalah solusi optimal untuk semua aplikasi dan proses Anda - sederhananya, alur kerja yang lebih efektif.
- Desain yang tahan terhadap masa depan: perangkat lunak pengujian untuk seluruh siklus hidup, siap untuk tugas pengujian Anda di masa depan!