ASTM D6641 Combined Loading Compression
ASTM D6641 adalah metode pengujian standar untuk menentukan modulus Young, kekuatan dan regangan putus laminasi komposit serat di bawah beban tekan. Pengujian ini cocok untuk laminasi UD 0°, 90° atau multidirectional, untuk komposit anyaman dan scrim yang ditenun atau untuk komposit serat dengan serat penguat yang terputus-putus dan terdistribusi secara acak (mis. komposit serat cacah, SMC).
Dalam uji kompresi pemuatan gabungan, gaya gabungan diterapkan oleh komponen gaya normal melalui permukaan ujung dan oleh komponen gaya geser melalui bagian spesimen yang dijepit. Aplikasi gaya gabungan ini sangat menguntungkan untuk uji kompresi pada laminasi komposit serat dengan kekuatan tinggi. Kepatuhan dengan toleransi yang ditentukan dalam the standard untuk paralelisme permukaan ujung spesimen dan untuk tegak lurus permukaan ujung terhadap arah pembebanan sangat penting untuk mencapai hasil yang optimal.
Sesuai dengan ASTM D6641, kedua spesimen yang tidak ditaburi (Prosedur A) dan spesimen tab (Prosedur B) dapat digunakan. Lihat bagian"Test specimens dan dimensions" di bawah ini untuk informasi lebih lanjut.
Standar pengujian lain yang sering digunakan untuk uji kompresi pada plastik yang diperkuat serat panjang atau kontinu adalah ASTM D695 atau DIN EN 2850 metode B sesuai dengan prinsip pembebanan ujung murni dan ASTM D3410 atau ISO 14126 metode 1 sesuai dengan prinsip pembebanan geser murni. Standar lain uji kompresi pemuatan gabungan dijelaskan dalam ISO 14126 method 2.
Objective and characteristic values Running a test CLC test fixture Testing machines Strain measurement Test requirements Specimen
Tujuan pengujian dan nilai karakteristik yang ditentukan untuk ASTM D6641
Uji kompresi untuk komposit menurut ASTM D6641 dilakukan untuk menentukan sifat kompresi mekanis selama pengembangan dan kualifikasi material, untuk menentukan nilai karakteristik tata letak dan desain struktur komposit dan dalam jaminan kualitas.
uji kompresi pembebanan gabungan menurut ASTM D6641 dapat digunakan untuk menentukan hal-hal berikut hasil dan nilai karakteristik:
- Compressive stress: force tekan yang terkait dengan initial cross section spesimen
- Compressive strain: perubahan panjang pengukur dengan mengacu pada panjang pengukur awal dalam arah beban
- Compressive modulus: kemiringan kurva tegangan-kompresi dalam uji kompresi dalam interval regangan yang ditentukan dalam rentang elastis. Disebut juga modulus elastisitas atau modulus Young
- Compressive strength: tegangan tekan maksimum (nominal) yang dibawa oleh spesimen selama uji kompresi
- Strain at break: kompresi ketika kekuatan tekan tercapai
Jika pengukur regangan biaksial digunakan, yang dengannya regangan dalam arah memanjang dan melintang dapat diukur, maka Poisson's ratio juga dapat ditentukan dalam uji kompresi menurut ASTM D6641 dan dibahas sesuai dengan standar. Namun demikian, hal ini tidak praktis karena panjang spesimen bebas yang relatif kecil dalam uji kompresi, dan oleh karena itu, sangat jarang dilakukan. tensile test according to ISO 527-4,-5 atau ASTM D3039 jauh lebih cocok untuk menentukan rasio Poisson.
Bagaimana uji kompresi menurut ASTM D6641 dilakukan?
Di bawah ini Anda akan menemukan informasi penting dalam melakukan uji kompresi pembebanan gabungan pada komposit dan mesin uji yang diperlukan, perangkat pengujian, dan alat pengukur regangan. Untuk informasi terperinci tentang ASTM D6641, penting untuk purchase the standard.
ASTM D6641 combined loading compression test fixture
Untuk combined loading compression (CLC) test to ASTM D6641, test fixture diperlukan yang memungkinkan penerapan gaya gabungan melalui permukaan ujung dan melalui bagian yang dicengkeram dari spesimen.
Pada perlengkapan kompresi pembebanan gabungan yang ditunjukkan dalam standar, spesimen dicengkeram melalui 4 baut masing-masing di bagian atas dan bawah, bagian perlengkapan yang saling dipandu. Permukaan ujung spesimen rata dengan permukaan ujung perangkat. Perlengkapan uji dengan spesimen yang terpasang kemudian ditempatkan di antara pelat kompresi yang dikeraskan sejajar paralel dan dibebani di bawah tekanan hingga spesimen pecah.
Sesuai dengan ASTM D6641, perlengkapan uji yang sebanding juga dapat digunakan untuk uji kompresi pembebanan gabungan yang sesuai dengan prinsip penerapan gaya gabungan pada benda uji:
perlengkapan kompresi komposit hidrolik (HCCF), tersedia secara eksklusif dari ZwickRoell untuk uji kompresi pada komposit hingga 250 kN, adalah perlengkapan kompresi yang sangat serbaguna yang juga cocok untuk uji kompresi pembebanan gabungan untuk ASTM D6641.
Beberapa keuntungan dan fitur dari HCCF
- Memungkinkan pengujian kompresi dilakukan sesuai dengan prinsip kompresi pembebanan gabungan (ASTM D6641, ISO 14126 metode 2 atau Airbus AITM 1-0008)
- Memungkinkan pengujian kompresi dilakukan sesuai dengan metode murni shear loading principle (ASTM D3410 or ISO 14126 method 1)
- Untuk gaya kompresi hingga 250 kN
- Untuk lebar spesimen hingga 35 mm dan ketebalan laminasi hingga 10 mm
- Hasil spesimen yang cepat selama pengujian, karena HCCF tetap berada di dalam mesin pengujian
- Rahang sejajar satu sama lain dan tidak ada pergeseran rahang dalam hubungannya satu sama lain selama pengujian
- Pandangan yang tidak terbatas pada bagian bebas dari spesimen memungkinkan penggunaan optical strain measurement methods seperti digital image correlation (DIC)
Catatan: ASTM D6641 memerlukan pengukuran regangan dua sisi pada permukaan yang berlawanan pada bagian bebas spesimen.Karena area yang relatif kecil dari 13x13 mm² dari geometri spesimen ASTM D6641 standar, pengukur regangan umumnya merupakan metode yang paling cocok untuk pengukuran regangan.“ Strain measurement ” bagian di bawah ini untuk informasi lebih lanjut.
- Deformasi yang disebabkan oleh penyimpangan pada lapisan perekat atau ketebalan tab ketika menjepit spesimen-dapat dikenali dari perbedaan absolut >150 µe antara pengukur regangan yang diukur di kedua sisi-dapat dikoreksi dengan cepat dan mudah dengan membuka rahang dan melakukan shimming.
- Dapat digunakan untuk uji kompresi dalam kisaran suhu -60°C hingga +150°C
- Pompa hidraulik yang dioperasikan secara manual memungkinkan penjepitan spesimen yang sangat presisi
Sisipan rahang dengan pola skala atau dengan permukaan kasar yang diaplikasikan menggunakan proses pelapisan termal tersedia untuk HCCF. Rahang dengan lapisan termal harus digunakan saat pengujian untabbed specimens (ASTM D6641 procedure A).
Testing machine for ASTM D6641
Untuk uji kompresi ke ASTM D6641 dengan spesimen standar dan untuk banyak metode uji standar lainnya untuk fiber-reinforced plastics, penggunaan 100 kN AllroundLine testing machine sering kali sudah cukup. Yang ditunjukkan adalah pengaturan pengujian untuk uji kompresi dengan perlengkapan kompresi HCCF dan batang ekstensi di bagian atas dan bawah, yang memungkinkan kinerja uji kompresi di temperature chamber. Batang ekstensi tidak diperlukan untuk uji kompresi pada suhu kamar. Dengan konfigurasi alat berat 100 kN yang ditunjukkan, penggunaan mechanical body-over-wedge specimen grips untuk uji tarik (lihat gambar kecil di kanan atas) memudahkan untuk beralih di antara pengaturan uji dan perlengkapan uji yang berbeda. Hanya dengan melepas genggaman spesimen, seluruh area kerja mesin uji juga dapat digunakan untuk pengujian non-standar. Kaki penyangga memungkinkan penyesuaian ketinggian area kerja secara individual dan ergonomis.
Jika pengujian dilakukan secara eksklusif pada plastik yang diperkuat serat gelas (GFRP), mesin statis dengan gaya maksimum 50 kN biasanya sudah cukup.
Sistem pengujian modular untuk komposit
Laboratorium pengujian yang lebih besar dengan volume pengujian yang tinggi menggunakan mesin pengujian yang berbeda untuk metode pengujian komposit yang sangat beragam, dan dengan demikian dapat meminimalkan upaya konversi. Mesin pengujian individual dapat disesuaikan dengan rentang gaya yang diperlukan untuk berbagai jenis pengujian. Jika tingkat throughput tidak tinggi atau cukup konsisten sehingga investasi pada beberapa mesin pengujian masuk akal, opsi alternatifnya adalah melengkapi satu mesin pengujian sehingga Anda dapat melakukan metode pengujian sebanyak mungkin dengan upaya konversi mesin yang paling sedikit.
ZwickRoell mengembangkan desain modular, yang tersedia sebagai mesin pengujian 100 kN atau 250 kN yang mencakup 21 metode pengujian dan sekitar 120 standar pengujian (ISO, EN, ASTM, serta Airbus AITM dan Boeing BSS), dan yang memungkinkan karakterisasi komprehensif bahan komposit yang diperkuat serat pada suhu kamar atau untuk pengujian pada uhu rendah atau tinggi mulai dari -80 °C hingga +360 °C.
Reliable testing to ASTM D6641 thanks to our testXpert testing software
Our testXpert testing software supports efficient testing and reliable test results in accordance with ASTM D6641:
- Meniadakan kebutuhan untuk mempelajari standar: Kepatuhan terhadap standar yang terjamin melalui standard test programs—semua nilai karakteristik dan parameter ASTM D6641 sudah disimpan.
- Anda dapat mencapai efisiensi pengujian maksimum dengan menghubungkan perangkat periferal: Mengirimkan dimensi spesimen dari mikrometer atau kaliper secara langsung ke perangkat lunak pengujian akan menghemat waktu dan menghilangkan kesalahan input.
- Periksa dan kendalikan suhu di dalam ruangan melalui perangkat lunak juga. Atur suhu landai dan lihat nilai yang telah dipertahankan secara retrospektif, dengan penelusuran.
Pengukuran regangan menggunakan uji kompresi sesuai dengan ASTM D6641
Uji kompresi menurut ASTM D6641 membutuhkan double-sided dan pengukuran regangan independen di area bebas yang tidak didukung dari spesimen (gauge length). Karena area yang relatif kecil, yaitu 13x13 mm2 dari geometri spesimen nominal, penggunaan strain gauges yang diterapkan pada kedua sisi adalah metode yang paling sesuai untuk pengukuran regangan.
Double-sided dan pengukuran regangan independen pada spesimen diperlukan untuk mendeteksi percent bending dan untuk membedakan tes yang valid dan tidak valid. See section Test conditions – Monitoring of superimposed bending deformation (percent bending) below.
Karena desain terbuka perlengkapan kompresi HCCF, dimungkinkan juga untuk menggunakan clip-on extensometer yang mengukur secara independen di kedua sisi. Namun, panjang bebas minimal 13 mm diperlukan untuk ini. Panjang bebas yang lebih panjang diperbolehkan menurut ASTM D6641 dan menguntungkan untuk penggunaan clip-on extensometer, asalkan ketebalan spesimen memiliki dimensi yang sesuai untuk menghindari tekuk Euler.
Kondisi pengujian menurut ASTM D6641
Kecepatan pengujian
Kecepatan uji nominal menurut ASTM D6641 adalah 1,3 mm/menit.
Kegagalan spesimen yang valid
ASTM D6641 menyediakan 3-letter code untuk dokumentasi kegagalan spesimen, yang secara jelas mendefinisikan mode kegagalan dan posisi di sepanjang spesimen. Tergantung pada arsitektur serat dan laminasi yang diuji, mode kegagalan valid yang berbeda dapat terjadi dalam uji kompresi, misalnya fraktur melintasi lebar spesimen, fraktur geser bersudut melalui ketebalan spesimen (biasanya dalam uji kompresi pada laminasi 90 ° UD), pita ketegaran, sapuan, pemisahan, delaminasi atau kombinasi dari berbagai mode kegagalan yang valid.
Uji kompresi adalah hanya berlaku jika spesimen patah dalam panjang bebas. Fraktur di area tengah dari panjang bebas sesuai dengan kasus ideal, tetapi karena panjang bebas yang pendek dan permukaan fraktur yang bersudut sebagian, fraktur juga terjadi pada transisi dari rahang ke area bebas atau pada transisi dari tab ke area bebas. Hal ini juga dianggap sebagai kegagalan spesimen yang valid.
Jenis kegagalan yang tidak valid adalah tekuk Euler atau kegagalan pada permukaan ujung spesimen serta semua jenis kegagalan spesimen di area penjepitan.
Monitoring of percent bending
Selain kegagalan spesimen yang valid, untuk uji kompresi yang valid secara keseluruhan sesuai dengan ASTM D6641, persen pembengkokan pada beban tekan tidak boleh melebihi kisaran yang ditentukan. Nilai persen pembengkokan yang dihitung untuk ini ditentukan dengan menggunakan sinyal regangan ε1 and ε2 ditentukan pada kedua sisi benda uji dengan menggunakan rumus Dengan=(ε1-ε2)/(ε1+ε2)×100.
For a valid test: Dengan <10% dalam interval perpanjangan rata-rata dari penentuan modulus Young pada 2000 µε dan dengan <10% untuk kekuatan tekan dan regangan putus.
Jika terjadi lompatan dan diskontinuitas pada sinyal regangan akibat kegagalan awal pada laminasi di dekat kekuatan putus, pengujian tetap valid meskipun kriteria persen tekukan terpenuhi pada 90% kekuatan tekan.
Kisaran suhu
Karena sifat mekanik plastik yang diperkuat serat dapat sangat bergantung pada suhu, selain uji kompresi pada suhu sekitar, pengujian juga dilakukan pada suhu rendah dan tinggi. Untuk tujuan ini, perlengkapan kompresi ZwickRoell HCCF dapat digunakan dalam kisaran suhu dari -60° hingga +150°C, yang mencakup rentang umum pengujian suhu antara -40° dan +80°C (+120°C) untuk aplikasi otomotif dan antara -55°C dan +120°C dalam penerbangan.
Spesimen dan dimensi ASTM D6641
| Tipe spesimen | Representasi skematis dari spesimen | Notes |
|---|---|---|
| Untabbed (Procedure A) |  | Dapat digunakan untuk laminasi multidirectional dengan kurang dari 50% lapisan 0° jika kegagalan pada permukaan akhir spesimen dapat dihindari dan tidak memerlukan peningkatan besar dalam gaya cengkeraman di atas level yang direkomendasikan. |
| Tabbed (Procedure B) |  |
|
- Laminasi GRP ±45° dapat digunakan sebagai bahan tab, yang direkatkan ke laminasi yang akan diuji menggunakan perekat yang sesuai. Untuk ketebalan spesimen hingga 2,5 mm, ketebalan tab kira-kira 1,6 mm telah terbukti sesuai. Untuk ketebalan spesimen yang lebih tebal, tab yang lebih tebal harus dipilih jika perlu.
- ASTM D6641 tidak menentukan ketebalan spesimen standar. Ketebalan spesimen 2 hingga 3 mm biasanya diuji. Laminasi yang lebih tebal juga dapat diuji, asalkan perlengkapan uji kompresi yang digunakan untuk tujuan ini sesuai. Untuk ketebalan spesimen yang lebih kecil, dimensi terhadap tekuk Euler yang ditentukan dalam standar harus diperhatikan, terutama untuk laminasi dengan kekakuan rendah
- Perlengkapan kompresi HCCF pada awalnya dikembangkan untuk uji kompresi pembebanan gabungan menurut Airbus AITM 1-0008. Panjang rahang yang ditentukan dalam AITM 1-0008 adalah 65 mm. Oleh karena itu, rahang asli HCCF terlalu panjang 1,5 mm untuk geometri spesimen ASTM D6641 standar. Spesimen kompresi sepanjang 143 mm harus digunakan untuk melakukan uji kompresi pembebanan gabungan menurut ASTM D6641 dengan HCCF. Sebagai alternatif, rahang yang sesuai yang didesain untuk panjang spesimen nominal 140 mm dapat digunakan.
