복합재 시험

• 섬유 복합재에서 섬유는 매트릭스라고 알려진 복합재료의 구성요소에 내장되어 있어 섬유-매트릭스 시스템이 됩니다. 하나 이상의 특정 방향으로 나 있는 섬유의 결은 선호하는 방향이 있습니다.
• 샌드위치 구조는 겹겹이 쌓인 여러 개 층으로 구성되어 있습니다. 특수한 사례는 3층 구조로서 두 개 층이 샌드위치 복합재라는 외부 층과 동일합니다.
• 샌드위치 핵심 재료는 경량 구조물에 사용됩니다. 두 개의 외부 층 사이에 위치한 중심부는 발포 플라스틱 또는 허니콤 구조로 제작할 수 있습니다. 후자를 허니콤 복합재라고 합니다.

복합재는 기술 분야에 다양하게 사용되고 있습니다. 그 예는 다음과 같습니다.

• 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)
• 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)
• 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP)
• 천연 섬유 강화 플라스틱(NFRP)

섬유 복합재는 필라멘트나 로빙 천 같은 단섬유로 구성되며, 매트릭스로서 접착 강도를 보장합니다.

섬유 및 매트릭스 재료의 선택과 함께 특징 프로파일은 기본적으로 직물 천 속 섬유의 방향으로 측정됩니다. 시험 기술에서는 단방향 및 다방향 라미네이트 사이에 차이가 발생합니다.

재료 물성시험에는 일반적으로 표준 정의 시편에 대한 개별 하중 시나리오도 포함됩니다. 특성은 방향에 크게 좌우됩니다. 예를 들어, 섬유 방향에 평행하거나 수직인 다양한 시편 샘플로 하중 유형이 다양하게 적용됩니다.

이 시험들은 국제 표준(ISO) 외에도 다양한 국내 및 지역 표준(ASTM, EN, and DIN)은 물론 회사 표준(Airbus AITM 및 Boeing BSS)에도 설명되어 있습니다. 그 결과 약 20개의 일반적인 시험법을 설명하는 170개 이상의 표준 범위가 생겼습니다.

부품, 구조 일부 및 전체 구조에 대한 시험은 실제 응용 분야에서 발생하는 하중을 반영하는 하중을 적용합니다. 강도, 에너지 소모(충돌), 재료 피로, 사용 수명 평가에 중점을 둡니다.

섬유의 방향 및 전단 감도 때문에 의도된 방향으로 정밀하게 시험 하중이 적용되어야 합니다. 축 오류는 미스얼라인먼트로 설명되고, 좁은 한계가 적용됩니다. 미스얼라인먼트를 측정하기 위해 ZwickRoell은 시편의 형태 및 치수에 부합하는 특별 측정 장비를 사용합니다. 시험기의 시험 축은 기계적 얼라인먼트 고정장치에 맞춰 정렬됩니다.

규모에 상응하는 높은 처리율을 지닌 대규모 시험실은 재구축에 소요되는 시간과 비용을 최소화하기 위해 개별 시험법에 대해 여러 개의 다양한 대형 시험기를 사용합니다. 표준화된 시험법은 다음과 같은 힘 범위로 구분할 수 있습니다.

• 1kN 이하의 힘: 단일 필라멘트의 굴곡 시험, 에너지 방출률, 인장 시험
• 10kN 이하의 힘: 전단 시험(예: IPS, ILSS, V 노치), 필라멘트 가닥의 인장 시험, UD 90° 인장 시험, 두께 방향의 인장 시험
• 100kN 이하의 힘 UD 0° 인장 시험, 소형 라미네이트 두께에 대한 MD 인장 시험, ISO, ASTM, EN 표준에 따른 압축 시험, 노치 압축 시험, 굽힘 압력 시험
• 100kN을 초과하는 힘: 해당 라미네이트 두께, 충격 후 압축 관련 사항이 포함된 Airbus 표준에 따른 인장 및 압축 시험

복수의 시험기에 투자하는 것이 충분히 합리적일 정도로 처리율이 일정하지 않거나 높지 않은 경우, 최소한의 재구축 노력으로 가능한 한 많은 시험법을 수행할 수 있도록 단일 시험기를 장착하는 것을 대안으로 선택할 수 있습니다.

ZwickRoell은 이와 같이 다양한 필요에 대처하기 위해 전자기계식 및 서보유압 시험기의 모듈식 시험기 개념을 개발했습니다. 이러한 모듈식 시스템의 장점은 확실합니다. 모든 고정장치와 툴, 신율계, 소프트웨어, 보호판, 온도 챔버가 모듈식으로 제작되었고, 결합하여 작업할 수 있도록 설계되었습니다. 아울러, 부품도 모두 개조되었기 때문에 이 시스템은 다음 세대를 위한 준비도 마친 상태입니다.