Uji GIc / Uji DCB Berdasarkan ASTM D5528 dan ISO 15024
Uji G1c sesuai ASTM D5528 atau ISO 15024 dapat digunakan untuk menentukan critical interlaminar energy release rate pada laminasi komposit baik untuk inisiasi retak maupun propagasi retak dalam laminasi di bawah mode I loading. Karena geometri spesimen yang digunakan, uji ini sering disebut sebagai uji DCB (double cantilever beam).
Karena pentingnya metode uji ini dan sifat material ini untuk perancangan dan desain struktur komposit di sektor dirgantara, terdapat juga standar industri khusus di Airbus (AITM 1-0005) dan Boeing (BSS 7273). Namun, jika dibandingkan dengan ASTM D5528 dan ISO 15024, standar ini menggunakan prosedur yang berbeda, yang disebut area method untuk perhitungan hasil uji.
Tujuan & aplikasi Spesimen DCB Menjalankan uji Video Alat uji Unduhan Meminta konsultasi
Tujuan dan aplikasi uji GIc
Delaminasi pada komposit serat merujuk pada terlepasnya atau tidak terhubungnya lapisan-lapisan individu dalam suatu laminasi. Kerusakan atau cacat seperti ini mengurangi sifat mekanik laminate dan karenanya sangat kritis bagi struktur komposit.
Di bawah pembebanan yang tidak menguntungkan dan saat nilai kritis laju pelepasan energi interlaminar material komposit tercapai, propagasi retak akan terjadi dalam laminate. Jika hal ini terjadi akibat gaya tarik yang tegak lurus terhadap bidang retak, maka disebut sebagai pembebanan Mode I.
Dengan menggunakan uji DCB (double cantilever beam) sesuai ASTM D5528 atau ISO 15024, nilai inisiasi dan propagasi laju pelepasan energi interlaminar kritis di bawah pembebanan Mode I dapat ditentukan secara andal.
Spesimen Double cantilever beam (DCB)
Spesimen double cantilever beam (DCB) specimen sesuai ASTM D5528 dan ISO 15024 dibuat dari pelat spesimen komposit dengan thin separating film yang disisipkan di satu sisi pada bidang simetri laminate. Spesimen yang diambil dari sini kemudian dapat dibengkokkan terbuka seperti membengkokkan balok pada sisi dengan retakan laminasi (oleh karena itu dinamakan balok cantilever ganda), sementara lapisan-lapisan komposit yang terpisah masih terhubung pada bagian sisa spesimen.
Load application block atau tabung engsel (hinged tabs) biasanya direkatkan pada spesimen untuk penerapan beban. Tanda-tanda diaplikasikan pada pinggiran spesimen sesuai dengan spesifikasi standar yang berlaku untuk memantau secara visual perkembangan retak selama pengujian.
Menjalankan uji sesuai ASTM D5528 & ISO 15024
Elemen penerapan gaya pada spesimen DCB (blok pembebanan atau hinged lugs) dihubungkan dengan specimen grips pada mesin uji. Karena retak buatan di ujung film pelepas laminate seringkali tidak cukup tajam dan akibatnya nilai G1c yang diperoleh tidak representatif etak tersebut pertama-tama diperlebar sedikit sehingga dihasilkan pre-crack yang tajam. Panjang retakan awal ditentukan secara tepat, kemudian beban sepenuhnya dihilangkan dari spesimen. Pada bagian kedua pengujian DCB, spesimen diberikan beban lagi hingga retakan mencapai ujung tanda-tanda yang diterapkan secara lateral.
Tiga kriteria berbeda dijelaskan dalam ISO 15024 untuk nilai awal dari laju pelepasan energi kritis (berlaku untuk retakan awal maupun untuk propagasi retakan penuh):
- Awal ketidaklinieran (NL): Dengan deformasi elastis murni pada kedua belahan spesimen, kurva gaya-perpindahan pada pengujian awalnya bersifat linier. Pasangan nilai gaya-perpindahan pada titik dimana kurva gaya-perpindahan mulai menunjukkan ketidaklinieran digunakan untuk menghitung nilai inisiasi.
- Visible crack propagation (VIS): Pasangan nilai gaya-perpindahan pada kurva gaya-perpindahan, di mana propagasi retakan mulai terlihat secara nyata, digunakan untuk menghitung nilai inisiasi.
- Kriteria kepatuhan (5% atau maksimum) Untuk kriteria ini, pasangan nilai gaya-perpindahan ditentukan pada titik di mana kepatuhan dari bagian awal yang linier pada kurva gaya-perpindahan berkurang sebesar 5%. Jika gaya maksimum tercapai sebelumnya, pasangan nilai gaya-perpindahan pada titik itu digunakan.
Panjang retakan awal digunakan untuk nilai inisiasi yang bersangkutan (baik dari retakan laminasi maupun dari retakan awal). Dalam edisi terkini ASTM D5528, hanya kriteria kepatuhan yang digunakan untuk menentukan nilai inisiasi dari laju pelepasan energi kritis.
Nilai propagasi ditentukan untuk panjang retakan dan pasangan nilai gaya-perpindahan yang sesuai pada tanda-tanda yang diterapkan di sisi spesimen. Pertumbuhan retakan dipantau secara visual di sisi spesimen. Sangat penting agar pencatatan gaya, perpindahan, dan panjang retakan dilakukan secara sinkron.
Panjang retakan dapat dievaluasi secara manual oleh operator yang mengikuti perkembangan retakan menggunakan kaca pembesar, atau secara terkontrol komputer menggunakan sistem perekaman video.
Metode evaluasi yang berbeda digunakan dalam kedua standar untuk menghitung kurva R (laju pelepasan energi kritis yang diplot terhadap panjang retakan, mencakup nilai inisiasi dan propagasi):
- ISO 15024 mencakup perhitungan berdasarkan corrected beam theory (CBT) dan berdasarkan metode modified compliance calibration (MCC).
- ASTM D5528 menggunakan metode compliance calibration (CC) dan mencantumkan metode lainnya di lampiran. ASTM D5528 menggunakan metode kalibrasi kepatuhan (Compliance Calibration, CC) dan mencantumkan metode lainnya di lampiran.
Peralatan uji untuk pengujian GIc sesuai ASTM D5528 dan ISO 15024.
Mesin uji ZwickRoell single-column table-top sangat cocok untuk pengujian GIc test sesuai ASTM D5528 dan ISO 15024.
Dengan menggunakan sistem perekaman video bermotor untuk pengujian G1c, pengukuran propagasi retakan menjadi lebih dapat ditelusuri dan lebih nyaman. Kamera digital digunakan untuk merekam perkembangan retakan pada spesimen dan membuat video dari seluruh proses pengujian. Dengan menggunakan video yang dibuat, setiap uji coba individu dapat diperiksa secara retrospektif jika ada keraguan, dan nilai-nilai yang diukur dapat dikoreksi seiring dengan perkembangan retakan.
Software pengujian testXpert sangat mempermudah pelaksanaan dan evaluasi tes G1c. Di satu sisi, kamera terhubung ke testXpert sehingga perkembangan retak dapat dipantau dengan mudah di layar. Di sisi lain, testXpert memiliki program standar yang telah dikonfigurasi sebelumnya yang mencakup semua metode untuk menghitung nilai inisiasi dan propagasi dari laju pelepasan energi interlaminar kritis sesuai spesifikasi dalam ASTM D5528 atau ISO 15024.
