ISO 15024 Kompozyty z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami - Oznaczanie odporności na pękanie międzywarstwowe trybu I (Gic) dla materiałów wzmocnionych jednokierunkowo

Norma ISO 15024 „Kompozyty z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami — Oznaczanie odporności na pękanie międzywarstwowe typu I (Gic) dla materiałów wzmocnionych jednokierunkowo”, opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) , opisuje metodę określania odporności na pękanie międzywarstwowe typu I (szybkości uwalniania energii krytycznej) kompozytów z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami jednokierunkowo przy użyciu próbki belki dwuwspornikowej.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Wytrzymałość na pękanie międzywarstwowe typu I, czyli krytyczna szybkość uwalniania energii Gic, wyraża odporność na inicjację pęknięć delaminacyjnych i ich rozprzestrzenianie się w jednokierunkowych laminatach kompozytowych z matrycą polimerową wzmocnioną włóknami pod obciążeniem otwierającym typu I. Mierzy się ją w dżulach na metr kwadratowy.
• Tryb I otwierania się pęknięć odnosi się do trybu otwierania się pęknięć spowodowanego obciążeniem przyłożonym prostopadle do płaszczyzny rozwarstwienia za pomocą próbki belki wspornikowej o podwójnej konstrukcji. Przykład belki dwuwspornikowej pokazano zgodnie z normą.
• Punkt NL przedstawia punkt odchylenia od liniowości na śladzie obciążenia i przemieszczenia. Punkt NL pokazano na rysunku zamieszczonym w normie.
• Punkt VIS oznacza punkt początkowy rozwarstwienia ustalony na podstawie obserwacji wizualnej na krawędzi próbki, zaznaczony na śladzie obciążenia i przemieszczenia. Punkt VIS pokazano na rysunku zamieszczonym w normie.
• Punkt 5 procent/MAX odnosi się do punktu, który występuje jako pierwszy w momencie załadowania próbki (przedstawionym na rysunku podanym w normie):
  • Punkt wzrostu zgodności o 0 procent (C5 procent) od wartości początkowej (C5)
  • Maksymalny punkt obciążenia
• Punkty PROP odnoszą się do punktów poszczególnych przyrostów długości rozwarstwienia poza punktem włożenia lub początkiem pęknięcia zaznaczonych na śladzie obciążenia i przemieszczenia. Wykluczono punkty, w których pęknięcie ustało. Punkty PROP są przedstawiane zgodnie z normą.
• Krzywa odporności na rozwarstwienie przedstawia wykres poprzeczny Gic dla początkowych i późniejszych wartości propagacji pęknięcia typu I w funkcji długości rozwarstwienia. Krzywą odporności na rozwarstwienie przedstawiono na rysunku zamieszczonym w normie.

W testach do określenia krytycznej szybkości uwalniania energii lub wytrzymałości na pękanie międzywarstwowe, Gic, kompozytów z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami wykorzystuje się próbkę belki wspornikowej o trybie I. Rysunek podany w normie przedstawia trzy różne sposoby obciążenia próbki:

• Przykładowe obciążenie przy użyciu bloków obciążeniowych
• Przykładowe ładowanie przy użyciu zawiasów fortepianowych
• Ładowanie próbki za pomocą zawiasów mocujących

Metoda badawcza jest ograniczona wyłącznie do jednokierunkowych rozwarstwień zerowego stopnia.

Redukcja danych daje początkowe i późniejsze wartości rozproszenia Gic dla odporności na pękanie otwarte w trybie I. Krzywą odporności na rozwarstwienie konstruuje się, nanosząc Gic na osi rzędnych jako funkcję długości rozwarstwienia na osi odciętych.

Celem tej metody badawczej jest określenie wartości inicjacji dla badanego materiału kompozytowego. Mostkowanie włókien obserwuje się w badaniu z podwójną belką wspornikową i może ono nie być reprezentatywne dla badanego materiału kompozytowego. Mostkowanie włókien jest powszechnie uważane za główną przyczynę obserwowanego kształtu rosnącej krzywej odporności na rozwarstwienie przed osiągnięciem w przybliżeniu stałej wartości Gic, zazwyczaj w przypadku długich odcinków rozwarstwienia. Do próbki z podwójną belką wspornikową przykłada się obciążenie otwierające pęknięcie prostopadle do płaszczyzny rozwarstwienia za pomocą bloków obciążeniowych lub zawiasów fortepianowych, przy stałej kontroli przemieszczenia. Próbka z podwójną belką wspornikową zawiera cienką, nieprzylepną warstwę inicjującą osadzoną w płaszczyźnie środkowej, która służy do symulacji początkowego rozwarstwienia. Próbka jest wstępnie pękana poprzez odciążenie, a następnie ponowne obciążenie próbki z podwójną belką wspornikową natychmiast po pierwszym wzroście rozwarstwienia z wkładki. Początek stabilnego wzrostu rozwarstwienia jest monitorowany, a odczyty inicjacji i propagacji rozwarstwienia są rejestrowane. Krzywa odporności na rozwarstwienie została przedstawiona na wykresie z uwzględnieniem wartości inicjacji pęknięcia przed włożeniem i przed propagacją pęknięcia w trybie I. W pewnych przewidywanych warunkach można zastosować alternatywną metodę wstępnego pękania klinowego, ale nie jest to zalecane.

Maszyna używana w testach musi spełniać następujące wymagania: prędkość testu, osprzęt, pomiary obciążenia i przemieszczenia oraz rejestrator.

Spośród licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, jakie nasza organizacja świadczyła dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja świadczy również usługi testowe określone w normie „ISO 15024 Kompozyty tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami - Oznaczanie odporności na pękanie międzywarstwowe typu I (Gic) dla materiałów wzmacnianych jednokierunkowo” dzięki wykwalifikowanej i doświadczonej kadrze oraz zaawansowanemu technologicznie sprzętowi.