Kompozit testi

Kompozit çekme testinde, elastik karakteristik değerler olan çekme modülü ve Poisson sayısı ile lif takviyeli plastiklerin ana malzeme yönlerindeki çekme mukavemeti belirlenir.

• Kompozitler üzerinde yapılan çekme testleri ISO 527-4 & ISO 527-5, ASTM D3039, EN 2561 ve EN 2597 standartlarına uygundur.
• Airbus fabrika standardı AITM1-0007, kesiksiz çok yönlü laminatlar üzerinde çekme testleri ve Open Hole Tension (OHT) ve Filled Hole Tension (FHT) çekme mukavemetini belirlemek için kesik çekme testleri için test koşullarını içerir. Open Hole ve Filled Hole çekme testleri, özellikle havacılık uygulamalarında, açık veya kapalı delikli çekme yükü altında çok yönlü laminatlar için azaltma faktörlerini belirlemek amacıyla gerçekleştirilir. Open Hole ve Filled Hole çekme mukavemetini belirlemek için kullanılan diğer standart test yöntemleri ASTM D5766 ve ASTM D6742'dir.

Kompozit basma testinde, fiber takviyeli plastiklerin ana malzeme yönlerinde basınç modülü ve basınç dayanımını belirlenir. Laminatın lif yönündeki basma mukavemeti genellikle çekme mukavemetinden daha düşük olduğundan ve FRP laminatın çekme ve basınç yükü altındaki arıza modları çok farklı olduğundan, basma testi kompozitlerin test edilmesinde önemli bir rol oynar.

Kompozitler üzerinde basma testleri için çok sayıda test yöntemi ve test standardı mevcuttur ve yük uygulamasında üç ilke arasında ayrım yapılır:

• ASTM D695, DIN EN 2850 Tip B ve Boeing BSS 7260 Tip III ve IV'e göre ön tarafta kuvvet uygulanan basma testi
• (Shear Loading) ASTM D3410, ISO 14126 Yöntem 1, DIN EN 2850 Tip A ve Airbus AITM1-0008 Numune Tipi A'ya göreitme kuvveti ile basma testi
• Airbus AITM1-0008 Numune Tipi A, ISO 14126 Yöntem B ve ASTM 6641’göre (Combined Loading)kombine kuvvet uygulamalı basma testi

Yukarıda belirtilen, çentiksiz laminatların basınç karakteristiklerini belirlemeye yönelik test yöntemlerinin yanı sıra, 'e göre Open Hole Compression (OHC) ve 'ye göre değerlerini belirlemeye yönelik standartlaştırılmış Kompozit çentik basma testleri de bulunmaktadır.
Çentiksiz laminatın basınç karakteristik değerleri ile birlikte, basınç yükü altındaki çok yönlü laminatlar için uygun azaltma faktörleri belirlenebilir. Çentik basıncı testleri, Airbus AITM1-0008 Numune Tipi B, D ve C ile Boeing BSS 7260 endüstri standartlarında da tanımlanmıştır.

Kompozit kesme testlerinde, elyaf takviyeli plastiklerin düzlem içi kesme özellikleri (örneğin kesme modülü ve kesme dayanımı) belirlenir. Ana malzeme yönlerinde farklı özelliklere sahip FRP malzemeler için, kesme modülü her zaman ayrı kesme testleri kullanılarak belirlenmelidir ve örneğin izotropik malzemelerde olduğu gibi diğer elastik özelliklerden hesaplanamaz.

Kesme özelliklerini ve kesme davranışını belirlemek için üç farklı test yöntemi oluşturulmuştur:

• ISO 14129, ASTM D3518 ve Airbus AITM1-0002'ye göre ±45° laminat ile çekme testi
• ASTM D5379’a göre kesme testi V-Notched Beam (Iosipescu)
• ASTM D7078’e göre kesme testi V-Notched Rail

±45° laminatlı çekme testi (In plane shear test) için, çekme testlerinde kullanılanla aynı test düzeneği kullanılabilir. Ancak, kesme uzaması hesaplamak için, boyuna uzamaya ek olarak enine uzamanın da kaydedilmesi zorunludur.

Iosipesu ve V-Notched Rail kesme testleri için çentikli numuneler ve uygun test ekipmanı gerektirir. Burada çift eksenli uzama ölçümü de gereklidir. Çift eksenli uzama ölçerler (DMS) sıklıkla kullanılır. Alternatif olarak, uzama, Dijital Görüntü Korelasyonu (DIC) kullanılarak ölçülebilir.
Yeterince kalın laminatlar mevcutsa, düzlem dışı kesme değerlerini belirlemek için V çentikli kesme testleri de kullanılabilir.

Karşılaştırmalı olarak basit test kurulumu, numune geometrisi, üretimi ve test uygulaması nedeniyle kompozit eğme testleri genellikle kalite güvencesi veya hızlı malzeme karşılaştırmaları için kullanılır. 3 ve 4 noktalı eğme testleri arasında bir ayrım yapılır. Elyaf takviyeli plastiklerde eğilme testleri için yaygın olarak kullanılan standart test yöntemleri şunlardır:

• ISO 14125 ve ASTM D7264'e göre 3 ve 4 noktalı eğme testleri
• ASTM D790 ve EN 2562, EN 2746 ‘ya göre 3 noktalı eğme testi
• ASTM D6272’ye göre 4 noktalı eğme testi

Tüm test düzeneği yeterince rijitse veya test düzeneğinin esnekliği test yazılımında belirlenip düzeltilebiliyorsa, 3 noktalı eğme testinde test cihazının hareket mesafesinin kullanılmasına genellikle izin verilir.
Ancak 4 noktalı eğme testinde, numune merkezindeki sapma uygun bir yer değiştirme ölçüm sistemi kullanılarak ölçülmelidir.

Fiber takviyeli plastiklerde en sık uygulanan statik testlerden biri olan interlaminar kayma dayanımını belirleme testi (ILSS testi) sıklıkla kalite güvencesinde kullanılır. Nispeten küçük bir numune yeterlidir, test hızlı ve kolay bir şekilde gerçekleştirilir ve değerlendirme için yalnızca testte belirlenen maksimum kuvvet geçerlidir.

ILSS testi için belirlenmiş test standartları ISO 14130, EN 2377, EN 2563 ve ASTM D2344'tür.

Dört standart da dikdörtgen bir numuneyi tanımlar, ancak bazen numunenin uzunluğu, genişliği ve kalınlığı için farklı boyutlar kullanır. ASTM D2344 ayrıca, bir basınçlı kap veya boru duvarından alınan numune gibi kavisli bir numuneyi de tanımlar.

ILSS testi için kullanılan test aparatı, test standartlarının gerektirdiği test kurulumundaki çok sıkı tolerans özelliklerini karşılayabilmelidir.

Kompozit laminatların delaminasyon davranışını anlamak için kırılma mekaniği test yöntemleri kullanılarak kritik enerji salınım hızıve sürekli çatlak büyümesi sırasında enerji salınım hızı belirlenir. Test numunelerinin üretilmesi için, laminatın orta düzleminde çok ince, yapışmayan bir plastik folyo (genellikle Teflon filmler kullanılır) kullanılarak yapay bir çatlak oluşturulan bir laminat gereklidir

Çoğunlukla çatlak yüzeyine dik çekme yüklemesinden kaynaklanan çatlak büyümesi (Mod I) ve laminat kesitinde kesme yüklemesinden kaynaklanan çatlak büyümesi (Mod II) test yöntemleri uygulanmaktadır. Bir laminatta çatlak yayılımını hesaplamak için sayısal yöntemleri kalibre etmek amacıyla, Karma Mod I+II yüklemesi için ek bir test prosedürü vardır:

• ISO 15024, EN 6033, ASTM D5528, Airbus AITM1-0005 ve Boeing BSS 7273'e göre Mode I als Double Cantilever Beam (DCB) Test
• ASTM D7905, EN 6034, Airbus AITM1-0006 ve Boeing BSS 7273'e göre Mode II als End-Notched Flexure (ENF) Test
• ISO 15114’e göre Mode II als Calibrated End-Loaded Split (C-ELS) Test
• ASTM D6671’e göre Mixed Mode I+II als Mixed-Mode Bending (MMB) Test

Compression After Impact (CAI) Test, bir laminatın darbe hasarından sonra kalan basınç dayanımını belirlemek için kullanılan bir test yöntemidir. Test edilecek numune, ilgili test standardında belirtilen darbe enerjileriyle önceden hasara uğratılır. Bu yöntem, özellikle havacılıkta darbeye maruz kalma potansiyeline sahip kompozit yapılarda, bileşenlerin emniyetini ve güvenilirliğini sağlamak amacıyla kompozit laminatın hasar toleransı hakkında sonuçlara varılmasını sağlar.

CAI testi için aşağıdaki standart test prosedürleri oluşturulmuştur: ASTM D7136 ve ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM1-0010 ve Boeing BSS 7260 type II.

Elyaf takviyeli plastik laminatların mekanik özelliklerinin yanı sıra, kompozit yapıların tasarımı ve yerleşimi için bağlantılarının mukavemetini belirlemeye yönelik testlere de ihtiyaç duyulmaktadır.

Bu amaçla kullanılan standart test yöntemleri kabaca üç alana ayrılabilir:

• ASTM D5868, EN 6060 ve Airbus AITM1-0019’a göreyapıştırı bağlantısının mukavemeti (Lap Shear Test)
• ASTM D5961, ASTM D7248, EN 6037, ISO 12815, Airbus AITM1-0009, AITM1-0065 ve AITM1-0067'ye göre laminat düzleminde yükleme ile vidalı veya cıvatalı bağlantıların mukavemeti ve delik taşıma testleri
• ASTM D7332 ve Airbus AITM1-0066'ya göre laminat düzlemine dik yükleme ile cıvata ve perçin çekme testleri

Kompozit laminatların yorulma davranışını belirlemek ve Wöhler eğrilerini türetmek için esas olarak çekme gerilimi altında dinamik çevrimsel testler yapılmaktadır. Kompozitler için standartlaştırılmış dinamik testler ASTM D3479 ve ISO 13003'tür. ISO 13003 ayrıca dinamik çevrimsel eğme yükleri altında kompozit yorulma testini de tanımlar.

Diğer standartlaştırılmış dinamik kompozit test yöntemleri şunlardır:

• ASTM D7615'e Göre Open Hole Tension ve Open Hole Compression Fatigue
• ASTM D6115'e göre Mod I yorulma yükü altında katmanlar arası çatlak büyümesi
• ASTM D6873 ve Airbus AITM1-0074'e göre vidalı bağlantıların yorulması ve dinamik delik taşıma testleri
• Airbus AITM1-0075, ILSS, ILTS, OHT & OHC, FHT & FHC, Pull-Through, CAI und Lap-Shear Fatigue testlerinin yürütülmesi hakkında özet bilgiler içermektedir.