충격 후 압축 (CAI)
충격 후 압축 시험은 충격으로 인해 손상이 발생한 후 라미네이트 재료의 압축 잔류 강도를 측정하는 데 사용하는 시험법입니다. CAI 시험은 다층 합성물의 손상 허용치에 관한 결론을 내리는 데 사용합니다.
ASTM D7136 및 ASTM D7137 규격은 낙중 시험기를 이용한 사전 손상 절차나 합성물의 손상 저항을 측정하는 압축 시험을 설명합니다. CAI 시험은 ISO 18352, Airbus AITM1-0010 및 Boeing BSS 7260 II 타입 등의 규격에도 설명되어 있습니다.
CAI 시험에는 어떤 표준 규격이 적용되나요?
충격 후 압축 시험에 일반적으로 적용되는 표준 규격은 다음과 같습니다.
- ASTM D7136: 낙중 충격 이벤트에 대한 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합재료의 손상 저항 측정
- ASTM D7137: 손상된 폴리머 매트릭스 복합재료 플레이트의 압축 잔류 강도 특성
- ISO 18352: 지정된 충격 에너지 수준에서의 충격 후 압축 특성 측정
- AITM1-0010: 충격 후 압축 강도 측정을 위한 Airbus 시험법
- Boeing BSS 7260, II형: 복합재료 라미네이트 충격 후 압축 강도 시험
ASTM D7136 표준 규격은 충격 시험과 시험 후 충격 손상의 평가 및 문서화를 설명합니다. ASTM D7137은 손상된 라미네이트의 압축 잔류 강도를 측정하기 위한 정적 압축 시험을 설명합니다.
위에 언급한 다른 모든 표준 규격들은 시험 수행의 3단계를 설명하지만, 비파괴 시험을 통한 내부 손상 측정 절차는 자세히 설명되어 있지 않습니다.
시험 플레이트 사전 손상
- 시편을 계장화 HIT 230F 낙하 충격 시험기의 사전 설정된 조건에서 사전 손상시킵니다. 시편은 치수가 다음과 같은 부분에서 잡습니다.
- 76.2 x 127mm (ASTM, Boeing, SACMA, DIN), 75 x 125mm (EN, Airbus) 또는 직경 140mm(CRAG)를 잡음. Airbus AITM에서만 해당 영역 내에서 잡아야 합니다. 좀 더 쉽게 시험하려면 시편을 낙하 충격 시험기 외부에서 잡은 후 시험 위치로 옮깁니다.
- 사전 손상 절차는 낙하 충격 시험기 계기판을 통해 모니터링 및 평가할 수 있습니다. 힘-시간 시퀀스의 첫 번째 손상 피크도 라미네이트의 모드 II 파괴 인성과 일치합니다.
시험 플레이트 사전 손상 관련 시험기
최대 1m까지의 낙하 높이 조절 기능, 충격 지점의 통합 속도 측정 기능, 반동 방지 장치, 충격 시험용 임팩터(직경 16mm), 다양한 충격 에너지를 설정할 수 있도록 쉽게 교체 가능한 무게 추가 내장되어 있는 계장화된 HIT230F 낙중 시험기는 CAI 시편을 사전 손상 요구사항을 충족하도록 특수 설계되었습니다.
계장화된 HIT230F 낙중 시험기는 CAI 시험에서 사전 손상력을 적용하기에도 적합하며, 낙하 거리를 더 높게 설정하고 가속 장치(옵션)를 추가하여 훨씬 더 높은 속도와 충격 에너지에 도달할 수 있습니다. 따라서 플라스틱 시편에 다축 뚫림 시험을 수행하기에도 적합합니다.
CAI 압축 시험
낙중 시험기 충격 시험에서 시편을 사전 손상시키고 충격 위치에서 변형을 측정하여 충격 손상을 평가하며 비파괴 시험을 통해 라미네이트 내부의 손상 정도를 측정한 후에야 CAI 압축 잔류 강도 측정을 위한 실제 정적 압축 시험을 시행할 수 있습니다.
이 시험을 위해 사전 손상된 시편을 특수 CAI 압축 시험 고정부에 설치했습니다. 일반적인 시편 클램핑 요구사항은 CAI 시험 규격에 따라 다르기 때문에 두 가지 압축 시험 고정부를 사용합니다.
- ASTM D7137 및 Boeing BSS 7260 II 타입의 경우 시편이 4면 모두로 유도되지만 물리지는 않습니다.
- ISO 18352 및 Airbus AITM1-0010의 경우, 시편이 상단과 하단에 물리고 선 접촉을 통해 측면으로 유도됩니다.
CAI 압축 시험 키트(충격 후 압축)
- 애플리케이션: 충격 하중을 가한 후 잔여 압축 강도 측정(CAI):
- Boeing BSS 7260c, ASTM D7137, DIN 65561, ISO 18352, prEN 6038,
- Airbus AITM 1-0010 issue 3에 따름
- 기능 설명: 압축 시험 키트는 충격 하중을 가한 후 잔여 압축 강도를 측정하는 데 사용됩니다. 압축 하중이 시편 면내에 가해집니다. 키트 버전에 따라 시편이 물리거나 상단 및 하단 단부에 간단히 지지됩니다.
- 장점:
- 쉬운 시편 교체
- -70 ~ 300°C의 큰 온도 범위에 고정부를 사용할 수 있습니다.
- 지지판을 이용한 측면 강성 개선
- 상부 및 하부 접촉면에 교체 가능한 탄화물 삽입
ASTM D7137에 따른 충격후 합축(CAI) 시험
충격 후 압축(CAI) 시험 중에는 최대 600kN의 특수 압축 시험 고정장치를 이용하여 손상 전 복합재 시편을 시험합니다. CAI 시험은 -60°C ~ +350°C의 온도 범위에서 Z600E 재료 물성시험기로 수행합니다.
CAI 압축 시험용 관련 시험기
충격 후 압축 시험에서 100 mm x 150 mm x 5 mm(폭 x 길이 x 두께)의 비교적 큰 시편을 사용하면 100kN를 초과하는 힘을 쉽게 생성할 수 있습니다. 이는 시험한 복합재료의 유형(예: CFRP 또는 GFRP), 사용한 섬유 강화재의 유형(예: UD, 면포, 섬유) 또는 위 시험 표준 규격에 정의되어 있는 명목 라미네이트 구조 및 라미네이트 두께가 아닌 라미네이트 구조 및 라미네이트 두께의 사용에 따라서도 다릅니다.
따라서 CAI 시험은 공칭 하중 150kN ~ 250kN의 정적 재료 물성시험기에서 수행해야 합니다. 라미네이트가 매우 두꺼운 CAI 시험의 경우, 강화 CAI 고정부와 공칭 하중이 최대 600kN으로 높은 정적 재료 물성시험기도 사용할 수 있습니다.
시험 설비의 정확한 정렬와 CAI 압축 고정부의 치수 정확성을 확인하려면, 사용되는 CAI 시험 표준 규격(시편당 총 4개)에 따라 시험 설비를 설정할 때 또는 정해진 간격으로 양쪽에 변형계를 적용한 시험 시편을 각 시험에 사용해야 합니다. 변형계 신호는 사전 조립된 변형계 박스나 적절한 만능 측정 증폭기를 이용하여 시험기에 반영할 수 있습니다.
