CAI test: Compression After Impact
Kompresi setelah uji impak adalah metode uji yang digunakan untuk menentukan kekuatan sisa kompresi dari material laminasi setelah terjadi kerusakan akibat impak. Uji CAI digunakan untuk menarik kesimpulan tentang toleransi kerusakan pada komposit multilayer.
Standar ASTM D7136 dan ASTM D7137 menjelaskan proses pra-kerusakan menggunakan alat uji beban jatuh, atau uji kompresi untuk mengukur ketahanan kerusakan komposit. Tes CAI juga dijelaskan dalam standar termasuk ISO 18352, Airbus AITM1-0010 dan Boeing BSS 7260 tipe II.
Tujuan tes CAI Standar Pre-damaging pelat uji Uji kompresi CAI Unduhan
Tujuan uji compression after impact
Uji compression after impact (CAI) digunakan untuk menentukan Kekuatan sisa tekan material laminasi setelah kerusakan terjadi akibat benturan/impak. Spesimen yang terbuat dari laminasi multidirectional terlebih dahulu dirusak secara pra-pengujian dengan energi benturan yang ditentukan dalam standar uji yang bersangkutan.
Dengan menggunakan uji impak dan penentuan kekuatan sisa tekan dari subsequent static compression test, terhadap kerusakan akibat benturan dapat dievaluasi. Untuk struktur komposit yang digunakan dalam penerbangan, kerusakan akibat benturan dapat disebabkan, misalnya, oleh jatuhnya alat selama pemeliharaan, longsoran batu selama lepas landas dan mendarat, atau tabrakan dengan kendaraan pendukung darat.
Karena kerusakan di sisi benturan seringkali sulit dideteksi, kerusakan tersebut sering disebut sebagai "kerusakan benturan yang hampir tidak terlihat," sementara di dalam laminasi dan di sisi sebaliknya, kerusakan yang parah dengan retakan matriks yang signifikan dan pelepasan lapisan dapat terjadi.
Di sini, CAI test dapat dibagi menjadi tiga fase:
- Aplikasi kerusakan akibat impak menggunakan drop weight tester dan energi impak yang ditentukan dalam standar yang digunakan.
- Evaluasi dan dokumentasi dari impact damage dengan mengukur deformation pada lokasi impact, serta evaluasi tambahan terhadap damage di dalam laminate menggunakan non-destructive test method, misalnya melalui ultrasound (C-scan).
Catatan: Non-destructive test (NDT) menggunakanC-scan bukan bagian dari portofolio ZwickRoell. Untuk hal ini, kami merujuk pada thid-party supplier. - Penentuan static compressive residual strength menggunakan mesin uji material statis dan CAI test fixture.
Standar mana yang digunakan saat menjalankan uji CAI?
Standar yang umum digunakan untuk uji kompresi setelah tumbukan meliputi
- ASTM D7136: Mengukur Ketahanan Kerusakan Komposit Matriks Polimer yang Diperkuat Serat terhadap Peristiwa Tumbukan Berat Jatuh
- ASTM D7137: Sifat Kekuatan Sisa Tekan Pelat Komposit Matriks Polimer yang Rusak
- ISO 18352: Penentuan Properti Kompresi-Setelah-Tumbukan pada Tingkat Energi-Tumbukan Tertentu
- AITM1-0010: Metode Uji Airbus untuk Penentuan Kekuatan Kompresi Setelah Tumbukan
- Boeing BSS 7260 , Tipe II: Uji Kekuatan Tekan Pasca-Tumbukan pada Laminasi Komposit
Standar ASTM D7136 menjelaskan uji benturan dan evaluasi serta dokumentasi kerusakan akibat benturan setelah pengujian. ASTM D7137 menjelaskan uji kompresi statis untuk menentukan kekuatan sisa tekan dari laminasi yang rusak.
Semua standar lain yang disebutkan di atas menjelaskan tiga fase kinerja pengujian, meskipun prosedur untuk menentukan kerusakan di dalam melalui pengujian non-destruktif tidak dijelaskan secara rinci.
Menjalankan uji CAI: spesimen pre-damaging
Pada HIT230F atau HIT600F instrumented drop weight tester, spesimen dibuat pre-damaged menggunakan clamping fixture dan impact energy yang ditentukan dalam salah satu standar. Tergantung standar yang digunakan, dimensi dari clamping device dan posisi clamping dapat sedikit berbeda.
Untuk mempermudah pengujian, specimens dijepit di luar drop weight tester dan kemudian diposisikan ke posisi pengujian. Untuk uji impak, penting untuk menggunakan drop weight tester dengan anti-rebound system untuk menghindari masking pada initial impact damage akibat repeated impact antara specimen dan impactor. Menggunakan instrumented drop weight tester juga mempermudah penentuan force curve, impact velocity, dan impact energy yang diserap oleh specimen.
Mesin uji terkait untuk pre-damaging test plates.
HIT230F instrumented drop weight tester dengan drop height hingga 1 meter, integrated speed measurement pada point of impact, anti-rebound device, impactor yang sesuai untuk impact test (diameter 16 mm), serta weights yang mudah diganti untuk mengatur berbagai impact energy, secara khusus dirancang untuk memenuhi persyaratan pre-damaging CAI specimens.
HIT600F instrumented drop weight tester juga ideal untuk penerapan pre-damaging forces dalam CAI test, dan dapat mencapai velocity dan impact energy yang lebih tinggi dengan pengaturan drop distance yang lebih tinggi serta tambahan optional acceleration unit. Oleh karena itu, alat ini juga cocok untuk pelaksanaan multi-axial puncture tests pada spesimen plastik.
Menjalankan uji CAI: uji tekan/kompresi statis
Setelah melakukan pra-perusakan spesimen pada uji tumbukan pada alat uji beban jatuh dan evaluasi kerusakan tumbukan dengan mengukur deformasi pada lokasi tumbukan dan penentuan tingkat kerusakan pada bagian dalam laminasi melalui pengujian tidak merusak, uji kompresi statik yang sebenarnya untuk penentuan kekuatan residu tekan CAI dapat dilakukan.
Untuk pengujian ini, spesimen yang sudah rusak sebelumnya, dipasang pada perlengkapan uji kompresi CAI khusus. Karena persyaratan umum untuk penjepitan spesimen berbeda dalam standar uji CAI, maka digunakan dua perlengkapan uji kompresi yang berbeda.
- Untuk ASTM D7137 dan Boeing BSS 7260 Tipe II, spesimennya adalah guided on all four sides, tapi tidak mencengkeram
- Untuk ISO 18352 dan Airbus AITM1-0010, spesimennya adalah mencengkeram di bagian atas dan bawah dan dipandu pada sisi-sisinya melalui kontak garis
Fixture uji tekan/kompresi CAI (compression after impact)
CAI fixture diposisikan di antara dua compression platens dalam mesin uji material. Selama CAI test, spesimen dikenai compressive load hingga mencapai titik failure. Uji compression after impact dianggap valid jika spesimen mengalami failure di area di mana impact damage diterapkan secara sentral. Kegagalan pada atau dekat upper atau lower clamp tidak diperbolehkan.
Keunggulan:
- Perubahan spesimen yang mudah melalui handling sederhana pada CAI fixture.
- Dapat digunakan dalam rentang temperatur yang luas, dari -70 °C hingga +300 °C.
- Peningkatan side stiffness melalui support bars mencegah lateral bending pada fixture, terutama saat menggunakan unconventional laminate structures.
- Interchangeable carbide inserts pada upper dan lower contact surfaces dengan specimen meminimalkan wear pada force application surfaces yang menerima beban berat.
Uji Compression After Impact (CAI) sesuai ASTM D7137
Selama uji kompresi setelah benturan (CAI), spesimen komposit yang telah rusak sebelumnya diuji menggunakan alat uji kompresi khusus hingga 600 kN. Compression after impact test dilakukan menggunakan Z600E materials testing machine dalam rentang temperatur -60 °C hingga +350 °C.
Mesin uji terkait untuk uji CAI compression
Dalam compression after impact test, penggunaan specimen yang relatif besar berukuran 100 mm x 150 mm x 5 mm (width x length x thickness) dapat dengan mudah menghasilkan forces lebih dari 100 kN. Hal ini juga bergantung pada jenis material komposti yang diuji (misalnya CFRP atau GFRP), jenis fiber reinforcement yang digunakan (misalnya UD, scrim, atau fabric), serta penggunaan laminate constructions dan laminate thicknesses yang berbeda dari nominal laminate constructions dan laminate thicknesses yang didefinisikan dalam standar uji di atas.
Oleh karena itu, CAI tests sebaiknya dilakukan pada static materials testing machine dengan nominal load 150 kN hingga 250 kN. Untuk CAI test dengan laminates yang sangat tebal, reinforced CAI fixtures dan static materials testing machines dengan nominal load lebih tinggi hingga 600 kN juga dapat digunakan.
Untuk memverifikasi alignment yang akurat dari test arrangement dan dimensional accuracy dari CAI compression fixture, spesimen uji dengan strain gauges yang terpasang di kedua sisi harus digunakan untuk setiap pengujian saat setting up test arrangement atau pada interval tertentu, tergantung pada CAI standar uji yang digunakan (total 4 per spesimen). Sinyal strain gauge dapat diintegrasikan ke dalam testing machine menggunakan pre-assembled strain gauge boxes atau dengan menggunakan universal measuring amplifier yang sesuai.
FAQ
Impact test digunakan untuk spesimen komposit pre-damage. Pengujian static compression selanjutnya digunakan untuk menentukan compressive residual strength dari specimen. Hal ini memungkinkan evaluasi terhadap damage resistance dari fiber composite laminate terhadap impact damages.
Compression after impact (CAI test) mensimulasikan damages pada composite material, seperti yang dapat terjadi pada pesawat atau kendaraan akibat benturan batu, burung, atau kecelakaan. Nilai karakteristik yang ditentukan melalui pengujian ini disebut compressive residual strength.
Untuk CAI test, dibutuhkan drop weight tester untuk pre-damage specimen dan static materials testing machine untuk static compression test.