ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi / DCB testi
ASTM D5528 veya ISO 15024'e göre G1c testi, Mod I yüklemesi altında laminatta çatlak başlangıcı ve çatlak ilerlemesi için kompozit laminatların kritik interlaminar enerji salınım oranını belirlemek için kullanılabilir. Kullanılan numune geometrisi nedeniyle, test genellikle DCB testi (Double Cantilever Beam) olarak adlandırılır.
Bu test yönteminin ve bu malzeme özelliğinin havacılık sektöründeki kompozit yapıların düzeni ve tasarımı için önemi nedeniyle, Airbus (AITM 1-0005) ve Boeing (BSS 7273) olarak sonuçların hesaplanması için ASTM D5528 ve ISO 15024'e kıyasla alan yöntemi olarak adlandırılan farklı bir prosedür kullanan özel endüstri standartları da vardır.
Hedef ve uygulama alanı DCB test numunesi Test uygulaması Video Test aracı İndirmeler Talep edin
GIc testinin amacı ve uygulama alanı
Elyaf takviyeli kompozitlerde delaminasyon, bir laminat içindeki ayrı katmanların ayrılması veya bağlantısız olması anlamına gelir. Bu tür bir hasar veya kusur laminatın mekanik özelliklerini azaltır ve bu nedenle kompozit yapılar için özellikle kritiktir.
Olumsuz yükleme altında ve söz konusu kompozit malzemenin interlaminar enerji salınım oranının kritik değerine ulaşıldığında, laminat içinde çatlaklar yayılacaktır. Bu, çatlak düzlemine normal bir çekme kuvveti ile yapılırsa, bu Mod I yüklemesi olarak adlandırılır.
ASTM D5528 veya ISO 15024'e göre DCB testi (Double Cantilever Beam) , Mod I yüklemesi altında kritik interlaminar enerji salınım oranının başlangıç ve yayılma değerlerini güvenilir bir şekilde belirlemek için kullanılabilir.
Double Cantilever Beam (DCB) için test numunesi
ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre Double Cantilever Beam (DCB) test numunesi, laminatın simetri düzleminde bir tarafına ince bir ayırıcı film yerleştirilmiş kompozit bir numune plakasından yapılır. Bundan alınan numuneler daha sonra lamine çatlağın olduğu tarafta bükme kirişleri gibi bükülebilir (bu nedenle Double Cantilever Beam adı verilir), kompozitin ayrı katmanları ise numunenin geri kalan kısmında hala bağlıdır.
Yük uygulama blokları veya menteşeler genellikle yük uygulaması için numuneye yapıştırılır. Test sırasında çatlağın ilerlemesini görsel olarak izlemek için ilgili standart spesifikasyonlara uygun olarak numunenin kenarına işaretler uygulanır.
ASTM D5528 & ISO 15024 Test prosedürü
DCB numunesinin (yükleme blokları ya da menteşeler) kuvvet uygulama elemanları, test cihazının numune çenelerine bağlanır. Lamine ayırıcı filmin ucundaki fabrikasyon çatlak genellikle yeterince keskin olmadığından ve bu nedenle temsili olmayan bir G1c değeri belirlenebildiğinden, çatlak önce biraz genişletilir ve keskin bir “ön çatlak” üretilir. Ön çatlağın uzunluğu tam olarak belirlenir ve ardından numune tamamen boşaltılır. DCB testinin ikinci bölümünde, çatlak yanal olarak uygulanan işaretlerin sonuna ulaşana kadar numune tekrar yüklenir.
Kritik enerji salınım oranının başlangıç değeri için (çatlak öncesi ve tam çatlak yayılımı için geçerlidir), ISO 15024 üç farklı kriteri açıklamaktadır:
- Doğrusal olmayanlığın (NL) eklenmesi: Numune yarımlarının salt elastik deformasyonu durumunda, testteki kuvvet-deplasman eğrisi başlangıçta doğrusaldır. Kuvvet-deplasman eğrisinin doğrusal olmamasının başladığı kuvvet-deplasman değer çifti, başlatma değerini hesaplamak için kullanılır.
- Görünür çatlak ilerlemesi (VIS): Çatlak ilerlemesinin gözle görülür şekilde başladığı kuvvet-deplasman eğrisinin kuvvet-deplasman değer çifti, başlatma değerini hesaplamak için kullanılır.
- Uyumluluk kriteri (%5 veya maks.): Bu kriter için, kuvvet-deplasman eğrisinin başlangıçtaki doğrusal kısmının uyumluluğunun %5 azaldığı kuvvet-deplasman değer çifti belirlenir. Maksimum kuvvete önceden ulaşılırsa, bu kuvvet-yer değiştirme değeri çifti kullanılır.
İlk çatlak uzunluğu, ilgili başlatma değeri için kullanılır (lamine çatlaktan veya ön çatlaktan). ASTM D5528'in güncel versiyonunda, kritik enerji salınım oranının başlama değerini belirlemek için yalnızca uygunluk kriteri kullanılmaktadır.
Yayılma değerleri, çatlak uzunlukları ve kenarlara uygulanan işaretlerdeki karşılık gelen kuvvet-deplasman değeri çiftleri için belirlenir. Çatlak büyümesi, test numunesinin yan tarafında görsel olarak izlenir. Kuvvet, deplasman ve çatlak uzunluğunun kaydının senkronize olması çok önemlidir.
Çatlak uzunluğu, çatlak ilerlemesini büyüteçle takip eden bir operatör tarafından manuel olarak veya bir video kayıt sistemi ile bilgisayar kontrollü olarak analiz edilebilir.
R-eğrisini hesaplamak için iki standartta farklı değerlendirme yöntemleri kullanılmaktadır (çatlak uzunluğuna karşı çizilen kritik enerji salınım oranı, başlangıç ve yayılma değerlerini içerir):
- ISO 15024, Corrected Beam Theory (CBT) ve Modified Compliance Calibration (MCC) yöntemine göre hesaplamalar içerir.
- ASTM D5528 Uyumluluk Kalibrasyonu (CC) yöntemini kullanır ve ekte diğer yöntemleri listeler. Burada CC yöntemine indirgeme, Mod II yükü altında ASTM D7905'e göre belirlenen G2c Kırılma Tokluğu değerleri arasında karşılaştırılabilirliği sağlamak için yapılmıştır.
ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi için test cihazları
ZwickRoell tek kolonlu masa üstü test cihazı, ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi için özellikle uygundur.
G1c testleri için motorlu video kayıt sisteminin kullanılması, çatlak yayılma ölçümlerini izlenebilir ve daha kolay hale getirir. Test numunesi boyunca çatlak ilerlemesini kaydetmek ve tüm testin bir filmini oluşturmak için dijital bir kamera kullanılır. Oluşturulan video kullanılarak, şüphe durumunda her bir test geriye dönük olarak kontrol edilebilir ve çatlak ilerledikçe ölçülen değerler düzeltilebilir.
testXpert test yazılımı, G1c testinin yürütülmesini ve değerlendirilmesini önemli ölçüde basitleştirir. Bir yandan, kamera testXpert'e bağlanır, böylece çatlak ilerlemesi ekranda rahatça izlenebilir. Öte yandan, testXpert, ASTM D5528 veya ISO 15024'teki spesifikasyonlara uygun olarak kritik interlaminar enerji salınım hızının başlangıç ve yayılma değerlerini hesaplamak için tüm yöntemleri içeren önceden yapılandırılmış standart programlara sahiptir.
