ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi / DCB testi
ASTM D5528 veya ISO 15024'e göre G1c testi ile, Mod I yükleme altında laminatta çatlak başlangıcı ve çatlak ilerlemesi için kompozit laminatların kritik interlaminar enerji salım oranı belirlenebilir. Kullanılan numune geometrisi nedeniyle, bu test genellikle DCB Testi (Double Cantilever Beam) olarak da adlandırılır.
Bu test yönteminin ve bu malzeme özelliğinin havacılık ve uzay alanındaki kompozit yapıların tasarımı ve konfigürasyonu için önemi nedeniyle, Airbus (AITM 1-0005) ve Boeing (BSS 7273) tarafından özel endüstri standartları bulunmaktadır, ancak bunlar ASTM D5528 ve ISO 15024'e kıyasla sonuç hesaplaması için farklı bir yöntem, yani alan yöntemi kullanmaktadır.
Amaç ve kullanım alanı DCB Test numunesi Test uygulaması Video Test aracı İndirmeler Talep edin
Glc Testinin Amacı ve Uygulaması
Fiber kompozitlerde delaminasyon, bir laminat içindeki ayrı katmanların ayrılması veya çözülmesi anlamına gelir. Bu tür hasarlar veya kusurlar, laminatın mekanik özelliklerini azaltır ve bu nedenle kompozit yapılar için özellikle kritik öneme sahiptir.
Olumsuz yükleme koşulları altında ve kompozitin katmanlar arası enerji salınım hızının kritik değerine ulaşıldığında, laminat içerisinde çatlak yayılımı meydana gelir. Bu durum, çatlak düzlemine dik bir çekme kuvveti nedeniyle meydana gelirse, Mod I yüklemesi olarak adlandırılır.
ASTM D5528 veya ISO 15024'e göre DCB testi (Double Cantilever Beam) yardımıyla, Mod I yükleme altında kritik interlaminar enerji salınım oranının başlatma ve yayılma değerleri güvenilir bir şekilde belirlenebilir.
Double Cantilever Beam (DCB) için test numunesi
ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre Double Cantilever Beam (DCB) numune gövdesi, bir tarafında laminatın simetri düzleminde ince bir ayırma folyosu yerleştirilmiş kompozit numune levhadan üretilir. Buradan alınan numuneler, laminasyonlu çatlak tarafında eğme kirişi gibi bükülebilir (bu nedenle adı Double Cantilever Beam'dir), kompozitin tek tek katmanları ise numunenin geri kalan kısmında hala birbirine bağlıdır.
Yük uygulamak için genellikle yük uygulama blokları veya menteşe halkaları numuneye yapıştırılır. Test sırasında çatlak yayılımının görsel olarak izlenmesi için, standart spesifikasyonlarına göre numune kenarlarına ilgili işaretlemeler uygulanır.
ASTM D5528 ve ISO 15024 Test Prosedürü
DCB numunesinin kuvvet uygulama elemanları (yükleme blokları veya menteşeli plakalar), test cihazının çenelerine bağlanır. Laminatlı ayırma astarının ucundaki oluşturulan çatlak genellikle yeterince keskin olmadığından ve temsili olmayan bir G1c değerine yol açtığından, çatlak önce hafifçe genişletilir ve keskin bir "ön çatlak" oluşturulur. Ön çatlağın uzunluğu hassas bir şekilde belirlenir ve ardından numune tamamen boşaltılır. DCB testinin ikinci bölümünde, çatlak yanlara uygulanan işaretleyicilerin 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 Olmayan Durumun Başlangıcı (NL): Numune yarımlarının tamamen elastik deformasyonu ile, testteki kuvvet deplasman eğrisi başlangıçta doğrusaldır. Kuvvet ve hareket eğrisinin doğrusal olmayan yapısının başladığı kuvvet deplasman değer çifti, başlangıç değerini hesaplamak için kullanılır.
- Görünür çatlak yayılımı (VIS): Çatlak yayılımının gözle görülür şekilde başladığı kuvvet deplasman eğrisinin kuvvet hareket çifti, başlangıç değerini hesaplamak için kullanılır.
- Uyum Kriteri (%5 veya Maksimum): Bu kriter için kuvvet deplasman eğrisinin başlangıçta doğrusal olan kısmının uyumunun %5 oranında azaldığı kuvvet deplasman değer çifti belirlenir. Kuvvet maksimumuna daha erken ulaşılırsa, bu kuvvet deplasman değeri çifti kullanılır.
Başlangıç çatlak uzunluğu (laminasyonlu çatlak veya ön çatlaktan itibaren), ilgili başlangıç değeri için kullanılır. ASTM D5528'in güncel versiyonunda, kritik enerji salınım oranının başlatma değerini belirlemek için yalnızca uyumluluk kriteri kullanılmaktadır.
Yayılma değerleri, yanlara uygulanan işaretlerdeki çatlak uzunlukları ve ilgili kuvvet deplasman değer çiftleri için belirlenir. Çatlak büyümesi, numunenin yanından görsel olarak izlenir. Kuvvet, deplasman ve çatlak uzunluğunun kayıtlarının senkronize edilmesi çok önemlidir.
Çatlak uzunluğunun değerlendirilmesi, çatlak ilerlemesini büyüteçle izleyen bir operatör tarafından manuel olarak veya video kayıt sistemiyle bilgisayar kontrollü olarak yapılabilir.
R-eğrisini (başlangıç ve yayılma değerleri dahil olmak üzere çatlak uzunluğuna göre çizilen kritik enerji salınım hızı) hesaplamak için iki standartta farklı değerlendirme yöntemleri kullanılmaktadır:
- ISO 15024, Corrected Beam Theory (CBT) ve Modified Compliance Calibration (MCC) yöntemine göre hesaplamalar içerir.
- ASTM D5528, Uygunluk Kalibrasyonu Compliance Calibration (CC) Methode yöntemini kullanır ve ekte diğer yöntemleri listeler. Burada CC yöntemine indirgeme, ASTM D7905'e göre belirlenen Mode II yükleme altında G2c Kırılma Dayanıklılığı değerleri arasında karşılaştırılabilirliği sağlamak için yapılmıştır.
ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi için test cihazı
ZwickRoell tek kolonlu masa tipi test cihazı zwickiLine, ASTM D5528 ve ISO 15024'e göre GIc testi için özellikle uygundur.
G1c testleri için motorlu video kayıt sisteminin kullanılmasıyla, çatlak yayılma ölçümleri daha anlaşılır ve rahat hale gelir. Bunun için, numune boyunca çatlak ilerlemesini kaydeden ve tüm denemeyi filme alan bir dijital kamera kullanılır. Oluşturulan video sayesinde, şüphe durumunda her bir test sonradan kontrol edilebilir ve çatlak ilerlemesi durumunda ölçüm değerleri düzeltilebilir.
testXpert test yazılımı, G1c denemesinin gerçekleştirilmesini ve değerlendirilmesini önemli ölçüde kolaylaştırır. Birincisi, kamera testXpert ile bağlantılı olduğundan, çatlak ilerlemesi ekranda rahatlıkla takip edilebilir. Öte yandan, testXpert, ASTM D5528 veya ISO 15024 standartlarındaki gerekliliklere uygun olarak kritik interlaminar enerji salınım hızının başlatma ve yayılma değerlerini hesaplamak için tüm yöntemleri içeren önceden hazırlanmış standart programlara sahiptir.
