Tingkat Pelepasan Energi (G)
Energy release rates karena nilai karakteristik mekanik fraktur memainkan peran utama dalam karakterisasi komposit.
Interlaminate energy release rate G adalah parameter yang digunakan dalam ilmu material, khususnya di bidang komposit, untuk mengukur perambatan retak di antara masing-masing lapisan laminasi komposit. Ini mengindikasikan berapa banyak energi yang diperlukan per satuan luas untuk mendorong retakan di antara lapisan. Hal ini sangat penting karena membantu memprediksi dan mengontrol perambatan retak dan dengan demikian integritas struktural dalam pengembangan dan evaluasi material dan struktur komposit.
Metode pengujian berikut ini digunakan untuk menentukan laju pelepasan energi interlaminar:
- Mode I as double cantilever beam (DCB test) sesuai ASTM D5528 - Pertumbuhan retak akibat pembebanan tarik yang tegak lurus terhadap surfaces retak/bukaan retak
- Mode II sebagian besar di ENF test (end notch flexure) sesuai ASTM D7905 - Pertumbuhan retak akibat pembebanan geser pada penampang laminasi
- Mixed mode bending test (MMB test) - memungkinkan investigasi simultan pertumbuhan retak Mode I dan Mode II dan dengan demikian menawarkan keuntungan untuk mensimulasikan kondisi perambatan retak yang lebih realistis pada material dan struktur, yang lebih relevan dalam banyak aplikasi praktis dibandingkan dengan pertimbangan Mode I atau Mode II yang terisolasi.
Standards overview Mode I Mode II Mixed Mode I/II Downloads Request a consultation
Metode standar untuk menentukan laju pelepasan energi Gc
Metode pengujian yang ditetapkan dalam standar untuk menentukan energy release rate memberikan informasi tentang energi terkait surfaces retak yang harus diterapkan pada spesimen yang ditentukan untuk mendorong terjadinya retak. Oleh karena itu, hasilnya adalah nilai yang menggambarkan sensitivitas perambatan retak pada laminasi. Pengukuran dibedakan menurut jenis stres:
| Mode I* | Mode II | Mode II | Mixed mode I/II | |
|---|---|---|---|---|
| Pengaturan uji | Double cantilever beam test (DCB test) | End notch flexure test (ENF test) | Calibrated end loaded split test (C-ELS test) | Mixed mode test (MMB test) |
| Load tipe |
|
|
|
|
| Standar |
|
|
|
|
* Mode I adalah yang paling umum digunakan
Mode I double cantilever beam test ASTM D5528, ISO 15024, EN 6033
Mode I energy release rates biasanya diukur dengan menggunakan DCB test (double cantilever beam) pengaturan pengujian sesuai dengan ASTM D5528, EN 6033 atau ISO 15024. Urutan pengujian dan evaluasi berbeda tergantung pada standar yang digunakan.
Spesimen DCB:
- Spesimen double cantilever beam (DCB) terdiri dari dua balok (kantilever) yang disusun sejajar satu sama lain, dan dihubungkan pada ujung bebasnya. Spesimen double cantilever yang digunakan di sini memiliki retakan pada bidang laminasi, yang dibuat, misalnya, oleh film plastik yang disisipkan selama laminasi.
Persiapan tes dan menjalankan tes:
- Selama persiapan pengujian, blok pemuatan direkatkan ke spesimen. Mereka kemudian dihubungkan ke pemegang spesimen melalui lubang sambungan Ø 8 mm.
- Gaya tarik diterapkan melalui blok pemuatan, yang menghasilkan celah retak.
- Selama pengujian, bukaan retakan diukur saat crosshead berpindah dan dikoreksi dengan jumlah deformasi tungkai spesimen. Energi yang dimasukkan dihitung dari integral gaya yang diukur melalui deformasi. Perbanyakan retak secara visual dicatat pada sisi spesimen.
- Panjang retak dapat dihitung secara manual oleh operator mesin yang dapat melihat sisi yang ditandai dari spesimen menggunakan kaca pembesar.
- Pelacakan retakan visual menggunakan opsi perekaman video memungkinkan hasil pengukuran yang dapat direproduksi melalui penilaian proses pengujian yang tepat dalam video. Kaca pembesar digital digunakan, yang dipandu di sepanjang spesimen saat retakan berkembang dan merekam video pengukuran. Video ini disinkronisasikan secara frame-for-frame dengan kurva uji, yang berarti uji tersebut dapat diverifikasi setelah selesai dan diperbaiki jika perlu.
Rekaman webinar: G1C-Test Mode I
Untuk menentukan interlaminar energy release rate G1c menurut double cantilever beam (DCB) test, sebagian besar standar pengujian memerlukan perekaman force, perpindahan, dan perluasan retak secara sinkron. Cari tahu bagaimana ZwickRoell video recording Sistem ini menyederhanakan perekaman dan evaluasi data untuk tes DCB sesuai dengan ASTM D5528:
- Perbedaan antara Mode I DCB test dan Mode II ENF test (4:04)
- Standar penting untuk Mode I method DCT test (5:10)
- Bagaimana cara kerja tes DCB? (5:42)
- DCB spesimen dan test preparation (9:08)
- DCB test setup (15:15)
- Menjalankan tes - demo langsung (16:21)
- Q&A (31:48)
Mode II end notch flexure (ENF) test ASTM D7905, EN 6034
Mode II, in-plane shear, sering diukur dengan menggunakan metode ENF test (end notch flexure).
Pembebanan mode II umumnya dapat diterapkan dan diukur dalam uji lentur dan uji tarik dan kompresi dengan spesimen notched.
Pengukuran laju pelepasan energi Mode II distandarisasi dalam ASTM D7905, EN 6034 sebagai flexure test, yang dilakukan sebagai 3-point flexure test atau, yang kurang umum, sebagai 4-point flexure test. Di sini, tegangan geser yang terjadi pada uji lentur digunakan untuk merambatkan retakan.
Spesimen dilambangkan dengan SENB (tekukan takik ujung tunggal), tetapi ENF (tekukan takik ujung) juga merupakan istilah yang umum digunakan. Defleksi diukur melalui crosshead travel (dengan koreksi untuk stiffness) atau menggunakan displacement transducer yang terpasang di tengah.
Titik inisiasi retak ditandai oleh gaya maksimum. Pada akhir pengukuran, spesimen didinginkan dalam nitrogen cair dan kemudian dipecah sepenuhnya untuk mengukur permukaan fraktur.
Mixed mode bending test (MMB test) ASTM D6671
mixed mode bending test (MMB test) memungkinkan investigasi simultan terhadap pertumbuhan retak Mode I dan Mode II dan dengan demikian menawarkan keuntungan untuk mensimulasikan kondisi perambatan retak yang lebih realistis pada material dan struktur, yang lebih relevan dalam banyak aplikasi praktis dibandingkan dengan pertimbangan Mode I atau Mode II secara terpisah.
- Uji lentur mode campuran (uji MMB) dijelaskan dalam standar ASTM D6671.
- Tekukan mode campuran dapat diukur pada laminasi searah.
- Pembukaan retak (Mode I) dihasilkan dengan menerapkan force tarik melalui engsel. Geser dalam bidang (Mode II) dihasilkan oleh pembebanan lentur. Rasio pembukaan retak terhadap geser disetel dengan menggerakkan titik aplikasi force lengan tuas. Ini berkisar dari 100% pemuatan Mode II hingga superimposisi Mode I yang signifikan.
Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang metode pengujian untuk menentukan laju pelepasan energi?
Apakah Anda tertarik dengan informasi lebih lanjut atau konsultasi dari pakar industri kami mengenai mesin pengujian atau pengaturan pengujian yang sesuai?
Kami akan dengan senang hati mendiskusikan kebutuhan Anda.
Manfaatkan software pengujian terkemuka dalam pengujian material
Perangkat lunak pengujian testXpert dari ZwickRoell menawarkan:
- Pengoperasioan sederhana: mulai pengujian segera dan jadilah testXpert dengan tetap menjaga keamanan maksimum.
- Pengujian yang andal dan efisien: manfaatkan hasil pengujian yang andal dan efisiensi pengujian yang maksimal.
- Integrasi yang fleksibel: testXpert adalah solusi optimal untuk semua aplikasi dan proses Anda - sederhananya, alur kerja yang lebih efektif.
- Desain yang tahan terhadap masa depan: perangkat lunak pengujian untuk seluruh siklus hidup, siap untuk tugas pengujian Anda di masa depan!