CAI Test: Darbeden sonra sıkıştırma
Compression After Impact Test bir laminatın darbe hasarından sonra kalan basınç dayanımını belirlemek için bir test yöntemidir. CAI testi, çok katmanlı bir kompozitin hasar toleransı hakkında sonuçlara varılmasını sağlar.
ASTM D7136 ve ASTM D7137 standartları, kompozitlerin hasar direncini ölçmek için düşme testi ve sıkıştırma testi ile ön hasarı tanımlar. CAI testi ISO 18352, Airbus AITM1-0010 veya Boeing BSS 7260 tip II gibi diğer standartlarda da açıklanmaktadır.
CAI testinin amacı Standartlar Test panellerinde ön hasar CAI Basma testi İndirilenler
Darbe Testinden Sonra Sıkıştırmanın Amacı
Darbe Sonrası Sıkıştırma (CAI) testinde, bir laminatın artık basınç dayanımı darbe hasarı meydana geldikten sonra belirlenir. Bu amaçla, çok yönlü bir laminattan yapılan test numunesi önce ilgili test standardında belirtilen bir darbe enerjisi ile ön hasara tabi tutulur.
Darbe testleri ve müteakip statik basınç testinde artık basınç dayanımının belirlenmesi sayesinde, bir fiber kompozit laminatın hasar toleransı, olası darbe hasarına karşı değerlendirilebilir. Havacılıkta kullanılan kompozit yapılar, örneğin bakım sırasında alet düşmeleri, kalkış ve iniş sırasında taş parçaları veya yer destek araçlarıyla çarpışmalar nedeniyle darbe hasarına maruz kalabilir.
Darbe tarafındaki hasarın görülmesi genellikle zor olduğundan, "zorlukla görülebilen darbe hasarı" olarak da anılırken, laminatın "içinde" ve karşı tarafta önemli matris çatlakları ve delaminasyonlarla büyük hasar olabilir.
CAI testi 3 aşamaya ayrılabilir:
- Uygun bir düşme mekanizması ve kullanılan standartta belirtilen darbe enerjisi kullanılarak darbe hasarının tanıtılması.
- Darbe hasarının değerlendirilmesi ve belgelenmesi darbe noktasındaki deformasyonu ölçerek ve ayrıca örneğin ultrason (C-tarama) gibi uygun bir tahribatsız test yöntemi kullanarak laminatın "içindeki" hasarı belirleyerek.
Not: C-tarama kullanan tahribatsız test (NDT), ZwickRoell portföyünün bir parçası değildir. Burada diğer sağlayıcılara atıfta bulunulmaktadır. - Statik artık basınç dayanımının belirlenmesi uygun bir statik malzeme test cihazı ve CAI test cihazı kullanarak.
CAI testleri hangi standartlara göre yapılmaktadır?
Darbe Sonrası Sıkıştırma Testi için kullanılan yaygın standartlar şunlardır:
- ASTM D7136: Elyaf Takviyeli Polimer Matris Kompozitinin Ağırlık Düşürme Darbe Olayına Karşı Hasar Direncinin Ölçülmesi
- ASTM D7137: Hasarlı Polimer Matrisli Kompozit Levhaların Basınç Kalıntı Mukavemet Özellikleri
- ISO 18352: Belirli darbe enerjisinde darbe sonrası sıkıştırma özelliklerinin belirlenmesi
- AITM1-0010: Darbeden Sonra Sıkıştırma Dayanımının Belirlenmesi İçin Airbus Test Yöntemi
- Boeing BSS 7260, Tip II: Darbe sonrası kompozit malzeme laminatlarının basınç dayanımının incelenmesi
ASTM D7136, darbe testini ve ardından darbe hasarının değerlendirilmesini ve belgelenmesini açıklar. ASTM D7137, bozulan laminatın artık basınç dayanımını belirlemek için statik sıkıştırma testini açıklar.
Yukarıda belirtilen diğer tüm standartlar, test yürütmenin 3 aşamasını da açıklar, burada NDT ile dahili hasarı belirleme prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmaz.
CAI testinin gerçekleştirilmesi: Numunesinde önceki hasar
HIT230F veya HIT600F aletli düşürme mekanizmasınad test numunesi, bir sıkıştırma cihazı ve standartlarda belirtilen darbe enerjisi kullanılarak önceden hasar görür. Kullanılan standarda bağlı olarak sıkıştırma cihazının boyutları ve sıkıştırma konumu biraz farklılık gösterebilir.
Kolay kullanım için numuneler düşen ağırlığın dışında sıkıştırılır ve ardından test konumuna itilir. Darbe testinde, ilk darbe hasarının, numunenin çarpma tertibatıyla tekrarlanan darbeleriyle maskelenmemesi için, geri tepme önleyici sistemli bir ağırlık düşürme kullanılması önemlidir. Aletli bir düşme test cihazının kullanılması ayrıca kuvvet eğrisinin, darbe hızının ve numunede absorbe edilen darbe enerjisinin kolayca belirlenmesini sağlar.
Test panellerine ön hasar vermek için uygun test cihazları
1 metreye kadar ayarlanabilir düşme yüksekliğine sahip aletli HIT230F düşme ağırlığı, çarpma noktasında entegre hız ölçümü, geri tepme önleyici cihaz, darbe testine uygun çarpma tertibatı (çap 16 mm) ve mevcut ve çok kolay değiştirilebilir farklı darbe enerjilerini ayarlamak için ağırlıklar, tam olarak önceden hasar veren CAI test numunelerinin gereksinimlerine uygundur.
Aletli HIT600F düşme test cihazı, CAI testinde ön hasarı tanıtmak için de uygundur, ancak daha yüksek bir düşme mesafesi ve isteğe bağlı olarak uyarlanabilir bir hızlandırma cihazı ayarlayarak daha yüksek hızlara ve darbe enerjilerine de ulaşabilir. Bu nedenle, plastik numuneler üzerinde çok eksenli delme testleri gerçekleştirmek için de uygundur.
CAI testinin gerçekleştirilmesi: statik basınç testi
Numune, düşen ağırlık üzerindeki darbe testinde önceden hasar gördükten ve darbe noktasındaki deformasyon ölçülerek ve tahribatsız muayene ile laminatın içindeki hasarın boyutu belirlenerek darbe hasarı değerlendirildikten sonra, fiili statik CAI artık basınç dayanımını belirlemek için basınç testi yapılabilir.
Bu amaçla, önceden hasar görmüş numune özel bir CAI basınç cihazına yerleştirilir. CAI test standartlarında numune sıkıştırma için sınır koşulları farklı olduğu için iki farklı CAI sıkıştırma cihazı kullanılmaktadır.
- ASTM D7137 ve Boeing BSS 7260 Tip II için, numune dört taraftan yönlendirilir ancak kelepçelenmez
- ISO 18352 ve Airbus AITM1-0010 için, numune üstten ve alttan tutulur ve yanlarda bir çizgi teması ile yönlendirilir
CAI-Basma cihazı (Compression After Impact)
CAI cihazı, malzeme test cihazında iki baskı plakası arasına yerleştirilmiştir. CAI testinde, numune başarısız olana kadar basınç altında yüklenir. Darbe Sonrası Sıkıştırma Testi, numunenin merkezi olarak uygulanan darbe hasarı alanında başarısız olması durumunda geçerlidir. Üst veya alt kelepçede veya yakınında arızalara izin verilmez.
Avantaj:
- CAI cihazının kolay kullanımı sayesinde numunenin kolayca değiştirilmesi
- -70 °C ile +300 °C arasındaki geniş bir sıcaklık aralığında kullanım
- Destek ağları nedeniyle artan yanal sağlamlık, özellikle geleneksel olmayan laminat yapılar kullanılırken cihazın yanal olarak bükülmesini önler
- Numune ile üst ve alt temas yüzeylerindeki değiştirilebilir sert metal ekler, ağır yüklü kuvvet uygulama yüzeylerindeki aşınmayı en aza indirir
ASTM D7137'ye göre CAI sıkıştırma testi
CAI sıkıştırma testinde, önceden hasar görmüş bir kompozit numune, 600 kN'a kadar özel bir sıkıştırma cihazında test edilir. Darbe sonrası sıkıştırma testi, -60 °C ila +350 °C sıcaklık aralığında bir Z600E malzeme test cihazı ile gerçekleştirilir.
CAI sıkıştırma testi için uygun test cihazları
Darbe sonrası sıkıştırma testinde, boyutları 100 mm x 150 mm x 5 mm (genişlik x uzunluk x kalınlık) olan nispeten büyük bir test numunesi kullanıldığında 100 kN'un üzerindeki kuvvetler kolayca ortaya çıkabilir. Bu aynı zamanda test edilen Kompozit malzemenin Türüne (örneğin CFRP veya CTP), kullanılan Fiber takviye tipine (örneğin UD, yuva veya kumaş) veya yukarıda belirtilen test standartlarında tanımlanan nominal Laminat yapı ve Laminat Kalınlıklarına göre diğer Laminat yapı ve kalınlıklarının kullanımına da bağlıdır.
Bu nedenle CAI sıkıştırma testleri, 150 kN ila 250 kN nominal yüke sahip bir statik malzeme test cihazında gerçekleştirilmelidir. 600 kN'a kadar daha yüksek nominal yüke sahip güçlendirilmiş CAI cihazları ve statik malzeme test cihazları da çok kalın laminatlarla CAI testi için kullanılabilir.
Test kurulumunun tam hizalamasını kontrol etmek için ve CAI basınç Cihazının Boyutsal doğruluğunu kontrol etmek için, kullanılan CAI test standardına bağlı olarak, her testte, deneysel kurulumun kurulmasında veya belirli aralıklarla, her iki tarafa uygulanan gerinim ölçerler (DMS) ile test numuneleri kullanılmalıdır. DMS sinyalleri, önceden monte edilmiş DMS kutuları veya uygun bir üniversal ölçüm amplifikatörü kullanılarak test cihazına entegre edilebilir.
FAQ
Kompozit numunenin ön hasarı, bir darbe testi ile oluşturulur. Artık basınç dayanımı sonraki statik basınç testinde belirlenir. Bu, bir fiber kompozit laminatın hasar toleransının olası darbe hasarına karşı değerlendirilmesine izin verir.
Darbe sonrası sıkıştırma (ayrıca CAI testi), düşen kayalar, kuş çarpmaları veya kazalar sonucunda uçaklarda veya araçlarda meydana gelebilecek hasarlar gibi kompozit malzemedeki hasarı taklit eder. Testte belirlenen karakteristik değer artık basınç dayanımı olarak adlandırılır.
CAI testi için, numuneye ön hasar vermek için bir düşürme test cihazı ve statik basınç testi için bir statik malzeme test cihazı gereklidir.