Energian purkautumisnopeus (G) 

Murtumismekaanisia ominaisuuksia heijastelevalla energian purkautumisnopeudella on suuri merkitys komposiittien ominaisuuksien luonnehdinnassa.

Testin tarkoitus

Tämä ominaisarvo määritellään energiaksi pinta-alayksikköä kohti, joka tarvitaan murtuman laajenemiseen tietyn etäisyyden verran. Tuloksena on arvo, joka kuvaa kuinka helposti murtuma etenee laminaatissa. Mittauksessa erotellaan se, minkä tyyppisestä kuormituksesta on kyse.

  • Menetelmä I: murtuman suurentaminen
  • Menetelmä II: tasomainen leikkautuminen
  • Menetelmä II: vääntökuormitus poikittaissuuntaan laminaattitasoon nähden

Menetelmän I mukainen energian purkautumisnopeuden määritys on tavallisin, ja se kuvataan mm. ISO-, ASTM- ja EN- standardeissa. Menetelmälle III ei tällä hetkellä ole standardia. ASTM-standardi kuvaa sekamuotoisen menetelmän, joka mahdollistaa menetelmien I ja II yhdistämisen halutulla tavalla.

Menetelmä I – Mittaus DCB-koeasetelmalla

  • Menetelmässä I energian purkautumisnopeuksia mitataan yleensä DCB (Double Cantilever Beam) -näytteellä.
  • Siinä käytetään näytettä, jossa on tason suuntainen halkeama, joka on saatu aikaan esimerkiksi lisäämällä siihen muovikalvo laminoinnin aikana.
  • Kuormitus voidaan välittää liimattujen kuormituskappeleiden, nivelten tai erityisten kiinnittimien avulla, jotka kiinnitetään halkeamaan.
  • Testin aikana murtuman avautumista mitataan poikkipalkin siirtymän avulla, ja tuloksia korjataan näytteen taipuman perusteella. Kohdistetun energian määrä lasketaan mitatun voima ja muodonmuutoksen perusteella. Murtuman laajentuminen voidaan havaita visuaalisesti näytteen sivusta.
  • Koneen käyttäjä voi laskea murtuman pituuden manuaalisesti näytteen merkityn sivun ja suurennuslasin avulla. Mittausten paremman jäljitettävyyden saavuttamiseksi käytetään digitaalisia suurennuslaseja, joita liikutellaan näytteen suuntaisesti murtuman edetessä, ja mittaus videoidaan.
  • Video synkronoidaan kuva kuvalta mittausarvojen käyrän kanssa. Tämä mahdollistaa tarvittaessa tulosten varmistamisen ja oikaisemisen.
  • Testin tarkka eteneminen ja arviointi vaihtelevat käytettävän standardin mukaan.
  • Näitä standardeja ovat: ISO 15024, ASTM D5528, AITM 1-0005, AITM 1-0053, Boeing BSS 7273, CRAG Method 600, NASA method RP 1092 ST-5, ESIS TC 4, prEN 6033 (kumottu) 

Menetelmä II – Mittaus SENB/ENF-koeasetelmalla

Menetelmän II edellyttämä kuormitus voidaan saada aikaan taivutuskokeella, sekä veto- tai puristuskokeella käyttämällä lovetettua näytettä.

Standardinmukainen menetelmän II energian purkautumisnopeus mitataan taivutuskokeella. Murtumaa suurennetaan taivutuskokeen aikana syntyviä leikkausjännityksiä hyödyntäen. Näitä näytteitä kutsutaan SENB-näytteiksi (single end notch bending) tai vaihtoehtoisesti ENF-näytteiksi (end notch flexure). Taipuma mitataan poikkipalkin kulkeman matkan perusteella (jota korjataan jäykkyyden mukaan), tai käyttäen keskeisesti kiinnitettyä siirtymäanturia.

Murtuma alkaa kohdasta, jossa voima on suurin mahdollinen. Mittauksen päätteeksi näyte viilennetään nestemäisellä typellä ja rikotaan kokonaan murtumapintojen mittaamista varten.

Mixed-Mode Bending (MMB)

Yksisuuntaisilta laminaateilta voidaan mitata ns. sekamuotoinen (mixed-mode) -taipuma. Menetelmät I ja II yhdistetään siten, että voimankohdistuskaari määrittää menetelmiin I ja II kuuluvat osuudet.
Ylös