CAI ispitivanje: Sabijanje nakon udara
Sabijanje nakon udara je metoda ispitivanja koja se koristi za određivanje preostale čvrstoće na pritisak laminatnog materijala nakon oštećenja izazvanog udarom. CAI ispitivanje se koristi za izvođenje zaključaka o toleranciji na oštećenje višeslojnog kompozita.
Standardi ASTM D7136 i ASTM D7137 opisuju proces pre oštećenja korišćenjem mašine za ispitivanje padajućim tegom ili ispitivanje sabijanjem za merenje otpornosti kompozita na oštećenja. CAI ispitivanje je takođe opisan u standardima, uključujući ISO 18352, Airbus AITM1-0010 i Boeing BSS 7260 tip II.
CAI cilj ispitivanja Standardi Pre oštećenja ispitne ploče CAI ispitivanje sabijanjem Preuzimanja
Cilj ispitivanja sabijanjem nakon udara
Ispitivanje sabijanjem nakon udara (CAI) se koristi za određivanje preostale čvrstoće na pritisak laminatnog materijala nakon oštećenja izazvanog udarom. Uzorak napravljen od višesmernog laminata se prvo prethodno oštećuje energijom udara navedenom u odgovarajućem standardu za ispitivanje.
Koristeći ispitivanje udara i određivanje preostale čvrstoće na pritisak iz naknadnog statičkog ispitivanja sabijanjem, može se proceniti otpornost laminata od vlaknastog kompozita na moguća oštećenja od udara. Kod kompozitnih struktura koje se koriste u avijaciji, oštećenja od udara mogu biti uzrokovana, na primer, padom alata tokom održavanja, odronom kamenja tokom poletanja i sletanja ili sudarom sa vozilima za podršku na zemlji.
Pošto je oštećenje na strani udara često teško otkriti, često se naziva „jedva vidljivim oštećenjem od udara“, dok se unutar laminata i na suprotnoj strani mogu javiti masivna oštećenja sa značajnim pukotinama i odvajanjem matrice.
Ovde se CAI ispitivanje može podeliti u tri faze:
- Nanošenje oštećenja od udara korišćenjem odgovarajuće mašine za ispitivanje padajućim tegom i energije udara navedene u korišćenom standardu.
- Procena i dokumentovanje oštećenja od udara merenjem deformacije na mestu udara i dodatna procena oštećenja unutar laminata upotrebom nedestruktivne metode ispitivanja, npr. ultrazvukom (C-skeniranje).
Napomena: Nedestruktivno ispitivanje (NDT) putem C-skeniranja nije deo ZwickRoell ponude. Za ovo se pozivamo na dobavljače treće strane. - Određivanje statičke preostale čvrstoće na pritisak korišćenjem odgovarajuće mašine za statičko ispitivanje materijala i CAI ispitnog uređaja.
Koji standardi se koriste prilikom izvođenja CAI ispitivanja?
Uobičajeno korišćeni standardi za ispitivanje sabijanjem nakon udara uključuju
- ASTM D7136: Merenje otpornosti na oštećenja kompozita od polimerne matrice ojačane vlaknima usled pada težine
- ASTM D7137: Svojstva kompresivne preostale čvrstoće oštećenih polimernih matričnih kompozitnih ploča
- ISO 18352: Određivanje svojstava kompresije nakon udara na određenom nivou energije udara
- AITM1-0010: Airbus metoda ispitivanja za određivanje čvrstoće na pritisak nakon udara
- Boing BSS 7260, tip II: Ispitivanje čvrstoće na pritisak nakon udara na kompozitnim laminatima
Standard ASTM D7136 opisuje ispitivanje udara i procenu i dokumentovanje oštećenja od udara nakon ispitivanja. ASTM D7137 opisuje statičko ispitivanje sabijanjem za određivanje preostale čvrstoće na pritisak oštećenog laminata.
Svi ostali gore pomenuti standardi opisuju tri faze izvođenja ispitivanja, iako postupak za određivanje unutrašnjeg oštećenja putem nedestruktivnih ispitivanja nije detaljno opisan.
Izvođenje CAI ispitivanja: prethodno oštećenje uzorka
Kod HIT230F ili HIT600F instrumentalne mašine za ispitivanje padajućim tegom, uzorak se prethodno oštećuje pomoću steznog uređaja i energije udara navedene u jednom od standarda. U zavisnosti od korišćenog standarda, dimenzije steznog uređaja i položaj stezanja mogu se malo razlikovati.
Radi lakšeg ispitivanja, uzorci se hvataju spolja na mašini za ispitivanje padajućim tegom, a zatim se pomeraju u položaj za ispitivanje. Za ispitivanje udara, važno je koristiti mašinu za ispitivanje padajućim tegom sa sistemom protiv odskoka, kako bi se izbeglo maskiranje početnog oštećenja od udara ponovljenim udarom uzorka o udarno telo. Korišćenje instrumentalne mašina za ispitivanje padajućim tegom takođe olakšava određivanje krive sile, brzine udara i energije udara koju apsorbuje uzorak.
Povezane mašine za ispitivanje prethodno oštećenih ispitnih ploča
HIT230F instrumentalna mašina za ispitivanje padajućim tegom sa podesivom visinom pada do 1 metra, integrisanim merenjem brzine na mestu udara, uređajem protiv odskoka, odgovarajućim udarnim telom za udarno ispitivanje (prečnika 16 mm) i lako promenljivim tegovima za podešavanje različitih energija udara, posebno je dizajniran da ispuni zahteve za prethodno oštećene CAI uzorke.
HIT600F instrumentalna mašina za ispitivanje padajućim tegom je takođe idealna za primenu sila pre oštećenja u CAI ispitivanju i može dostići još veće brzine i energije udara sa većim podešavanjem udaljenosti pada i dodatkom opcione jedinice za ubrzanje. Stoga je takođe pogodan za izvođenje višeosnih ispitivanja probijanja na plastičnim uzorcima.
Izvođenje CAI ispitivanja: statičko ispitivanje sabijanjem
Nakon prethodnog oštećenja uzorka u udarnom ispitivanju na mašini za ispitivanje padajućim tegom i procene oštećenja od udara merenjem deformacije na mestu udara i određivanjem obima oštećenja na unutrašnjoj strani laminata putem nedestruktivnih ispitivanja, može se sprovesti stvarno statičko ispitivanje sabijanjem za određivanje preostale čvrstoće na pritisak CAI.
Za ovo ispitivanje, prethodno oštećeni uzorak se postavlja u poseban CAI uređaj za ispitivanje sabijanjem. Pošto se opšti zahtevi za stezanje uzoraka razlikuju u CAI standardima ispitivanja, koriste se dva različita uređaja za ispitivanje sabijanjem.
- Za ASTM D7137 i Boeing BSS 7260 tip II, uzorak se vodi sa sve četiri strane, ali se ne hvata.
- Za ISO 18352 i Airbus AITM1-0010, uzorak se hvata na vrhu i dnu i vodi sa strane kroz linijski kontakt.
CAI uređaj za ispitivanje sabijanjem (kompresija nakon udara)
CAI uređaj je postavljen između dve kompresione ploče u mašini za ispitivanje materijala. Tokom CAI ispitivanja, uzorak je podvrgnut kompresivnom opterećenju do tačke loma. Ispitivanje sabijanjem nakon udara je validan ako uzorak popusti u području centralno primenjenog oštećenja od udara. Kvar na ili blizu gornje ili donje stezaljke nije dozvoljen.
Prednosti:
- Jednostavna izmena uzoraka jednostavnim rukovanjem CAI uređajem
- Upotreba u širokom temperaturnom opsegu od -70 °C do +300 °C
- Povećana bočna krutost zahvaljujući nosećim šipkama sprečava bočno savijanje uređaja, posebno kada se koriste nekonvencionalne laminatne strukture
- Zamenljivi karbidni umeci na gornjoj i donjoj kontaktnoj površini sa uzorkom minimiziraju habanje površina za primenu sile koje su pod velikim opterećenjem.
Ispitivanjen sabijanjem nakon udara (CAI) prema ASTM D7137
Tokom ispitivanja sabijanjem nakon udara (CAI), prethodno oštećeni kompozitni uzorak se ispituje pomoću posebnog uređaja za ispitivanje sabijanjem do 600 kN. Ispitivanje sabijanje nakon udara se vrši pomoću mašine za ispitivanje materijala Z600E u temperaturnom opsegu od -60 °C do +350 °C.
Povezane mašine za ispitivanje za CAI ispitivanje sabijanjem
U ispitivanju sabijanjem nakon udara, upotreba relativno velikog uzorka dimenzija 100 mm x 150 mm x 5 mm (širina x dužina x debljina) može lako generisati sile veće od 100 kN. Ovo takođe zavisi od vrste ispitnog kompozitnog materijala (npr. CFRP ili GFRP), vrste korišćenog vlaknastog ojačanja (npr. UD, scrim ili tkanina) ili upotrebe laminatnih konstrukcija i debljina laminata koje nisu nominalne laminatne konstrukcije i debljine laminata definisane u gore navedenim standardima ispitivanja.
CAI ispitivanja stoga treba izvoditi na mašini za statičko ispitivanje materijala sa nominalnim opterećenjem od 150 kN do 250 kN. Za CAI ispitivanja sa veoma debelim laminatima, mogu se koristiti i ojačani CAI uređaji i mašine za statičko ispitivanje materijala sa većim nominalnim opterećenjem do 600 kN.
Da bi se proverilo tačno poravnanje ispitnog rasporeda i dimenzionalna tačnost CAI kompresionog pričvršćivača, ispitni uzorci sa mernim meračima naprezanja primenjenim na obe strane moraju se koristiti za svako ispitivanje prilikom postavljanja ispitnog rasporeda ili u određenim intervalima, u zavisnosti od korišćenog CAI standarda za ispitivanje (ukupno 4 po uzorku). Signali mernih merača naprezanja mogu se integrisati u mašinu za ispitivanje pomoću prethodno sklopljenih kutija ili korišćenjem odgovarajućeg univerzalnog mernog pojačavača.
Često postavljana pitanja
Ispitivanje udara se koristi za prethodno oštećenje kompozitnog uzorka. Naknadno statičko ispitivanje sabijanjem određuje preostalu čvrstoću na pritisak uzorka. Ovo omogućava procenu otpornosti vlaknastog kompozitnog laminata na oštećenja od udara.
Kompresija nakon udara (takođe CAI ispitivanje) simulira oštećenja kompozitnog materijala, kao što su ona koja se mogu javiti u avionima ili vozilima kao rezultat udara kamenja ili ptica ili nesreća. Karakteristična vrednost određena ovim ispitivanjem naziva se preostala čvrstoća na pritisak.
Za CAI ispitivanje, potreban vam je mašina za ispitivanje padajućim tegom da biste prethodno oštetili uzorak i mašina za ispitivanje statičkih materijala za statičko ispitivanje sabijanjem.