Compression After Impact (CAI)
De compression after impact test is een testmethode om de blijvende druksterkte van een laminaat na beschadiging door impact te bepalen. De CAI test wordt gebruikt om conclusies te trekken over de schadetolerantie van een meerlagig composiet.
De normen ASTM D7136 en ASTM D7136 beschrijven het voorbeschadigingsproces met behulp van een valtoren, en de druktest voor de meting van de schadeweerstand van composieten. De CAI test wordt ook beschreven in normen zoals ISO 18352, Airbus AITM 1.0010 en Boeing BSS 7260 type II.
Doel van de CAI test Normen Voorbeschadigen van de testplaten CAI druktest Downloads
Doel van de test
CAI wordt gebruikt voor het karakteriseren van schade die ontstaat bij voertuigen of vliegtuigen nadat deze geraakt worden door stenen of vogels, of na een ongeval.
Het meetprincipe bestaat uit het beschadigen van een testplaat, die vooraf ultrasoon gecontroleerd werd op aanwezige delaminaties of zwakke plekken en achteraf kapotgedrukt wordt in een druktest.
Daarom bestaat een compression after impact test uit twee delen:
- Het vooraf gecontroleerd beschadigen van een sample met behulp van een geïnstrumenteerde valtoren
- De druktest voor het meten van de resterende druksterkte in een statische testmachine
Welke normen worden gebruikt voor het uitvoeren van CAI tests?
Gangbare normen voor de compression after impact test zijn onder anderen
- ASTM D7136: Meting van de weerstand tegen beschadiging van een vezelversterkte polymeermatrixcomposiet door een valtest
- ASTM D7137: Blijvende druksterkte-eigenschappen van beschadigde platen uit polymeermatrixcomposiet
- ISO 18352: Bepaling van compression after impact eigenschappen bij een bepaalde impact-energie
- AITM 1.0010: Airbus testmethode voor bepaling van de druksterkte na impact
- Boeing BSS 7260, Type II: Post-impact druksterkte van composiet laminaten
De norm ASTM D7136 beschrijft de impacttest, de evaluatie en documentatie van de impactschade na de test. ASTM D7137 beschrijft de statische druktest voor bepaling van de blijvende druksterkte van het beschadigde laminaat.
Alle andere hierboven vermelde normen beschrijven de drie fasen in de uitvoering van de test, alhoewel de procedure voor de bepaling van interne schade via niet-destructieve tests niet in detail beschreven wordt.
Gecontroleerde beschadiging van de testplaten
- In de geïnstrumenteerde HIT 230F valtoren wordt het sample met vastgelegde parameters beschadigd. De samples worden opgespannen in secties met volgende afmetingen:
- 76,2 x 127mm (ASTM, Boeing, SACMA, DIN), 75 x 125 mm (EN, Airbus) of 140 mm diameter (CRAG) klemmen. Enkel volgens Airbus AITM is het nodig binnen de sectie te klemmen. Voor een eenvoudiger bediening worden de samples buiten de valtoren opgespannen en vervolgens in de testpositie geschoven.
- Het beschadigingsproces kan met behulp van de instrumentering van de valtoren bewaakt en beoordeeld worden. De eerste schadepiek in de kracht/tijd curve levert bovendien een correlatie met de Mode II breuktaaiheid van het laminaat.
Passende testmachines voor het voorbeschadigen van testplaten
De HIT230F geïnstrumenteerde valtoren met instelbare valhoogte tot 1 meter, geïntegreerde snelheidsmeting ter hoogte van de impact, anti-terugveersysteem, passend impactlichaam voor de impacttest (16 mm diameter) en makkelijk uitwisselbare gewichten voor het instellen van verschillende impact-energieën, is speciaal ontworpen om te voldoen aan de vereisten bij het voorbeschadigen van CAI samples.
De HIT600F geïnstrumenteerde valtoren is eveneens ideaal voor het voorbeschadigen van samples voor een CAI test, en kan nog hogere snelheden en impact-energieën bereiken met een grotere valhoogte en een optionele acceleratie-eenheid. Daarom is deze ook geschikt voor het uitvoeren van multi-axiale doorsteektests op kunststof samples.
CAI druktest
Nadat een sample voorbeschadigd werd tijdens een impacttest in een valtoren, wordt de impactschade geëvalueerd door het meten van de vervorming ter hoogte van de impact en worden niet-destructieve tests uitgevoerd voor het bepalen van schade aan de binnenkant van het laminaat. Daarna kan de uiteindelijke statische druktest voor het bepalen van de CAI overblijvende sterkte uitgevoerd worden.
Voor deze test wordt het voorbeschadigde sample in een speciale CAI druktestkit geplaatst. Aangezien de algemene vereisten voor het inklemmen van het sample verschillen in de CAI testnorm, worden twee verschillende druktestkits gebruikt.
- Voor ASTM D7137 en Boeing BSS 7260 Type II wordt het sample geleid aan alle vier kanten, maar niet ingeklemd
- Voor ISO 18352 en Airbus AITM 1.0010 wordt het sample ingeklemd aan de boven- en onderzijde, en geleid aan de zijkanten via lijncontact
CAI druktestkit (compression after impact)
Het CAI werktuig wordt tussen twee drukplaten geplaatst in een statische materiaaltestmachine. Tijdens de CAI test wordt het sample onderworpen aan een drukbelasting tot het breekt. De Compression After Impact test is geldig als het sample faalt in de centrale zone waar de impactschade werd uitgeoefend. Ter hoogte van de bovenste of onderste klem mag het sample niet falen.
Voordelen:
- Makkelijk wisselen van het sample dankzij de eenvoudige werkwijze van het CAI werktuig
- Geschikt voor een breed temperatuurbereik van -70 °C tot +300 °C
- Dankzij de steunbalken is het werktuig stijver en buigt het niet lateraal door, in het bijzonder bij onconventionele laminaatstructuren
- Uitwisselbare carbide inserts voor de bovenste en onderste contactvlakken met het sample verminderen de slijtage van de zwaar belaste krachtinleidingsvlakken
Compression After Impact (CAI) Test volgens ASTM D7137
Bij een compression after impact (CAI) test wordt een vooraf beschadigd sample getest met een speciale drukopstelling tot 600 kN. De CAI test wordt uitgevoerd met een Z600E materiaaltestmachine bij temperaturen tussen -60 °C en +350 °C.
Passende testmachines voor de CAI druktest
Tijdens een compression after impact test met relatief grote samples van 100 mm x 150 mm x 5 mm (breedte x lengte x dikte) kunnen makkelijk krachten hoger dan 100 kN optreden. Dit is afhankelijk van het type composietmateriaal (bv. CFRP of GFRP), het type vezelversterking (bv. UD, scrim of weefsel), of laminaatconstructies en dikten die afwijken van de nominale laminaatconstructies uit de hierboven vermelde testnormen.
CAI tests worden daarom best uitgevoerd met een statische materiaaltestmachine met een nominale belasting van 150 kN tot 250 kN. Voor een CAI test op zeer dikke laminaten, worden ook versterkte CAI opstellingen en statische materiaaltestmachines met een hogere nominale belasting tot 600 kN gebruikt.
Om de nauwkeurige uitlijning van de testopstelling en de nauwkeurigheid van de afmetingen van het CAI druktestwerktuig te verifiëren, moeten testsamples voorzien van rekstrookjes aan beide zijden gebruikt worden bij elke test tijdens het opstellen van de testwerktuigen of op regelmatige intervallen. Dit is afhankelijk van de gebruikte CAI testnorm (in totaal 4 samples). Het signaal van de rekstrookjes kan geïntegreerd worden in de testmachine met vooraf samengestelde boxen voor rekstrookjes, of met een geschikte universele meetversterker.
FAQ
Met een impacttest wordt een composietsample vooraf beschadigd. Daarna wordt de overblijvende druksterkte gemeten in een statische druktest. Op die manier wordt de weerstand bepaald tegen beschadiging door impact van een laminaat uit vezelversterkt composiet.
Compression After Impact (CAI) simuleert een beschadiging van een composietmateriaal, zoals bij een voertuig of vliegtuig dat getroffen wordt door een steen, vogel of ongeval. Met deze test wordt de blijvende druksterkte bepaald.
Voor de CAI test heeft u een valtoren nodig om het sample te beschadigen, en een statische materiaaltestmachine voor de statische druktest.