Tlačenje po udarcu (CAI)
Tlačni preskus po udarcu je preskusna metoda, ki se uporablja za določanje preostale tlačne trdnosti laminatnega materiala po poškodbi zaradi udarca. Preskus CAI se uporablja za sklepanje o odpornosti večplastnega kompozita na poškodbe.
Standarda ASTM D7136 in ASTM D7137 opisujeta postopek pred poškodbami z uporabo stroja s padajočo utežjo ali tlačni preskus za merjenje odpornosti kompozitov proti poškodbam. Preskus CAI je opisan tudi v standardih, vključno z ISO 18352, Airbus AITM 1.0010 in Boeing BSS 7260 tip II.
CAI cilji preskusa Standardi Predhodno poškodovanje preskusnih plošč CAI tlačni preskus Prenosi
Namen preskusa
CAI preskušanje se uporablja za označevanje škode, ki se lahko zgodi na letalih ali vozilih, če jih zadenejo skale ali ptice ali če so poškodovane v nesreči.
Načelo merjenja vključuje predhodno poškodbo preskusne plošče, ki smo jo predhodno preskusili z ultrazvokom za odkrivanje obstoječih odstopanj ali nepopolnosti, nato pa merjenje preostale trdnosti s tlačnim preskušanjem.
Zato je tlačenje po udarnem preskusu sestavljeno iz dveh delov:
- Predhodno poškodovanje vzorca z uporabo instrumentiranega stroja za preskušanje s padajočo utežjo
- Tlačno preskušanje s statičnim preskusnim strojem za merjenje preostale trdnosti
Kateri standardi se uporabljajo pri izvajanju preskusov CAI?
Običajno uporabljeni standardi za tlačni preskus po udarcu vključujejo
- ASTM D7136: Merjenje odpornosti proti poškodbam kompozita s polimerno matriko, ojačanega z vlakni, na padajočo utež udarni dogodek
- ASTM D7137: Lastnosti tlačne preostale trdnosti poškodovanih kompozitnih plošč s polimerno matriko
- ISO 18352: Določanje tlačnih lastnosti po udarcu pri določeni ravni energije udarca
- AITM 1,0010: Airbusova preskusna metoda za določanje tlačne trdnosti po udarcu
- Boeing BSS 7260, Tip II: Preskus tlačne trdnosti po udarcu na kompozitnih laminatih
Standard ASTM D7136 opisuje udarni preskus ter vrednotenje in dokumentacijo poškodb zaradi udarca po preskusu. ASTM D7137 opisuje statični tlačni preskus za določitev preostale tlačne trdnosti poškodovanega laminata.
Vsi drugi zgoraj omenjeni standardi opisujejo tri faze izvedbe preskusa, čeprav postopek ugotavljanja notranjih poškodb z neporušnim preskušanjem ni podrobneje opisan.
Pred poškodovane preskusne plošče
- Vzorec je v določenih pogojih v inštrumentu HIT 230F s padajočo utežjo, predhodno poškodovan. Vzorci so vpeti v odsekih z naslednjimi dimenzijami:
- 76,2 x 127mm (ASTM, Boeing, SACMA, DIN), 75 x 125 mm (EN, Airbus) ali 140 mm premer (CRAG) vpet. Samo Airbus AITM zahteva vpenjanje znotraj odseka. Za lažje preskušanje je vzorec vpet zunaj naprave za preskušanje s padajočo utežjo in nato premaknjen v preskusni položaj.
- Postopek pred poškodbo je mogoče nadzorovati in oceniti z instrumentacijo stroja za preskušanje s padajočo utežjo. Prvi vrh poškodbe na silo-časovnem zaporedju je povezan tudi z načinom II lomna žilavost laminata.
Sorodni preskusni stroji za predhodno poškodovanje preskusnih plošč
Instrumentiran stroj s padajočo utežjo HIT230F z nastavljivo višino padca do 1 metra, vgrajenim merjenjem hitrosti na točki udarca, protiodbojna naprava, ustrezno udarno glavo za udarni preskus (premer 16 mm) in preprosto spremenljive uteži za nastavitev različnih udarnih energij so posebej zasnovane za izpolnjevanje zahtev za predhodno poškodovane vzorce CAI.
Instrumentiran stroj s padajočo utežjo HIT600F je prav tako idealen za uporabo sil pred poškodbami pri preskusu CAI in lahko doseže še višje hitrosti in energije udarca z večjo nastavitvijo razdalje padca in dodatkom izbirne enote za pospeševanje. Zato je primeren tudi za izvajanje večosnih preskusov prebadanja na plastičnih vzorcih.
CAI tlačno preskušanje
Po predhodnem poškodovanju vzorca v udarnem preskusu na stroju s padajočo utežjo in oceni poškodbe zaradi udarca z merjenjem deformacije na mestu udarca in določitvi obsega poškodbe na notranji strani laminata z neporušnim preskušanjem, se lahko izvede dejanski statični tlačni preskus za določitev preostale tlačne trdnosti CAI.
Za ta preskus se predhodno poškodovani vzorec namesti v posebno vpenjalo za tlačno preskušanje CAI. Ker se splošne zahteve za vpenjanje vzorcev razlikujejo v preskusnih standardih CAI, se uporabljata dve različni tlačni napravi za tlačni preskus.
- Za ASTM D7137 in Boeing BSS 7260 tipa II se vzorec vodi na vseh štirih straneh, vendar se ne vpne
- Za ISO 18352 in Airbus AITM 1.0010 se vzorec vpne zgoraj in spodaj ter vodi na straneh skozi stik z linijo
Komplet za tlačno preskušanje CAI (tlačenje po udarcu)
Vpenjalo CAI je nameščeno med dvema tlačnima ploščama v stroju za statično preskušanje materialov. Med preskusom CAI je vzorec izpostavljen tlačni obremenitvi do točke porušitve. Tlačenje po udarnem preskušanju je veljavno, če vzorec odpove v območju udarne poškodbe na sredini. Napaka na ali blizu zgornje ali spodnje objemke ni dovoljena.
Prednosti:
- Enostavna menjava vzorcev s preprostim rokovanjem z vpenjalom CAI
- Uporabljajte v širokem temperaturnem območju od -70 °C do +300 °C
- Povečana stranska togost zaradi podpornih palic preprečuje bočno upogibanje vpenjala, zlasti pri uporabi nekonvencionalnih laminatnih struktur
- Izmenljivi karbidni vložki na zgornji in spodnji kontaktni površini z vzorcem zmanjšujejo obrabo močno obremenjenih površin za nanašanje sile
Tlačenje po udarcu (CAI) po ASTM D7137
Med preskusi tlačenja po udarcu (CAI) se predhodno poškodovani kompozitni vzorec preskuša z uporabo posebne naprave za tlačni preskus do 600 kN. Preskus CAI se izvaja s strojem za preskušanje materialov Z600E v temperaturnem območju od -60 °C do +350 °C.
Sorodni preskusni stroji za tlačni preskus CAI
Pri tlačenje po udarnem preskusu lahko uporaba razmeroma velikega vzorca, ki meri 100 mm x 150 mm x 5 mm (širina x dolžina x debelina), zlahka povzroči sile, ki presegajo 100 kN. To je odvisno tudi od vrste preskusnega kompozitnega materiala (npr. CFRP ali GFRP), vrste uporabljene ojačitve z vlakni (npr. UD, laminat ali tkanina) ali uporabe laminatnih konstrukcij in debelin laminata, razen nazivnih laminatnih konstrukcij in debelin laminata, opredeljenih v zgornjih preskusnih standardih.
Zato je treba preskuse CAI izvajati na napravi za statično preskušanje materialov z nazivno obremenitvijo od 150 kN do 250 kN. Za CAI preskus z zelo debelimi laminati se lahko uporabljajo tudi ojačana CAI vpenjala in statične naprave za preskušanje materialov z večjo nazivno obremenitvijo do 600 kN.
Za preverjanje natančne poravnave preskusne ureditve in dimenzijske natančnosti tlačnega vpenjala CAI je treba pri vsakem preskusu uporabiti preskusne vzorce z merilniki napetosti, nameščenimi na obeh straneh, pri nastavitvi preskusne naprave ali v določenih intervalih, odvisno na uporabljenem preskusnem standardu CAI (skupaj 4 na vzorec). Signale merilnika napetosti je mogoče integrirati v preskusni stroj s predhodno sestavljenimi škatlami merilnika napetosti ali z uporabo ustreznega univerzalnega merilnega ojačevalnika.
Pogosta vprašanja
Udarno preskušanje se uporablja za predhodno poškodbo kompozitnega vzorca. Naknadni statični tlačni preskus določi tlačno preostalo trdnost vzorca. To omogoča oceno odpornosti laminata iz kompozitnih vlaken na poškodbe zaradi udarcev.
Tlačenje po udarcu (tudi CAI preskus) simulira poškodbe kompozitnega materiala, kot so tiste, ki se lahko pojavijo v letalih ali vozilih kot posledica udarcev skal, ptic ali nesreč. Značilna vrednost, določena s tem preskusom, se imenuje preostala tlačna trdnost.
Za preskus CAI potrebujete stroj s padajočo utežjo, da predhodno poškodujete vzorec in stroj za statično preskušanje materialov za statično tlačni preskus.