ASTM D2344/D2344M Polimer Matris Kompozit Malzemelerin ve Laminatlarının Kısa Kiriş Mukavemeti

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D2344/D2344M Polimer matris kompozit malzemelerin ve laminatlarının kısa kiriş mukavemeti için standart test yöntemi“ standardında, yüksek modüllü fiber takviyeli kompozit malzemelerin kısa kiriş dayanımını belirlemeye yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır. Numune, 6,00 mm kalınlığa kadar kavisli veya düz bir laminattan işlenmiş kısa bir kiriştir. Kiriş üç noktalı eğilme yüküne tabi tutulur.

Bu test yönteminin uygulanması, elastik özellikleri kirişin uzunlamasına eksenine göre dengeli ve simetrik olan sürekli veya süreksiz fiber takviyeli polimer matris kompozitlerle sınırlıdır.

Çoğu durumda, iç gerilimlerin karmaşıklığı ve bu numunede meydana gelebilecek çeşitli arıza modları nedeniyle, kısa kiriş dayanımını herhangi bir malzeme özelliğine bağlamak genellikle mümkün değildir. Bununla birlikte, arızalar normalde reçine ve ara katman özelliklerine bağlıdır ve test sonuçlarının belirli bir numune geometrisi, malzeme sistemi ve istifleme dizisi için tekrarlanabilir olduğu bulunmuştur.

Bu test yöntemiyle belirlenen kısa kiriş dayanımı, kalite kontrol ve proses spesifikasyon amaçları için kullanılabilir. Ayrıca, arızaların tutarlı bir şekilde aynı modda meydana gelmesi koşuluyla, kompozit malzemelerin karşılaştırmalı testinde de kullanılabilir.

Bu test yöntemi, belirtilen aralıktaki numunelerle sınırlı değildir, ancak 4,0’lık bir yükleme açıklığı uzunluğu-numune kalınlığı oranı ve minimum 2,0 mm numune kalınlığı kullanımıyla sınırlıdır.

ASTM D2344/D2344M standardı, yüksek modüllü fiber takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerin ve laminatlarının kısa kiriş mukavemetini değerlendirmek için özel olarak tasarlanmış bir test yöntemi içerir. Bu standart, en yaygın olarak katmanlar arası kayma mukavemeti veya görünür katmanlar arası kayma mukavemeti göstergesi olarak yorumlanan görünür kısa kiriş mukavemetini belirler. Bu, lamine kompozit yapıda katmanlar arasındaki kayma direncini ölçer.

Bu yöntem şunlara uygulanır:

• Yüksek modüllü fiber takviyeli kompozitler (örneğin epoksi gibi polimer matrislerde karbon, cam, aramid lifleri).
• Paralel fiber takviyeli plastikler ve laminatlar.
• Havacılık, otomotiv, denizcilik, spor malzemeleri ve katmanlar arası (ara katman) özelliklerin kritik olduğu diğer yüksek performanslı uygulamalarda kullanılan malzemeler.

Bu test yöntemi, kalite kontrolü, malzeme karşılaştırması, araştırma ve geliştirme ve lif / matris yapışmasının veya ara katman bütünlüğünün değerlendirilmesi için popülerdir. Bununla birlikte, karmaşık gerilme durumu nedeniyle saf veya temel kayma özelliklerini üretmek için tasarlanmamıştır.

Prensip olarak bu yöntem, çok kısa bir kirişle üç noktalı bükme düzeneği kullanır. Kısa açıklık-kalınlık oranı, bükme gerilmelerine göre yüksek kayma gerilmeleri oluşturarak, eğilme (çekme / basınç) arızası yerine kayma modunda (tipik olarak ara katman kayması) arızayı teşvik eder.

Temel özellikleri şu şekildedir:

• Numune, daha büyük bir laminat panelden işlenmiş veya kesilmiş kısa dikdörtgen bir kiriştir.
• Tipik açıklık-kalınlık oranı, standartta belirtildiği gibi 4:1’dir.
• Kiriş iki destek silindiri üzerinde durur ve orta noktasından bir yükleme ucu / silindiri ile yüklenir.
• Test, arıza (kırılma, tabaka ayrılması veya önemli yük düşüşü) oluşana kadar kontrollü bir yükleme hızıyla devam eder.

Temel numune özellikleri şu şekildedir:

• Numune geometrisi: Uzunluğa göre kısa ve kalındır (örneğin yaygın boyutlar laminat kalınlığına bağlıdır, ancak tipik laminatlar için genellikle 6-24 mm uzunluğunda ve 2-6 mm kalınlığındadır).
• Elyaf yönlendirmesi: Elyaf yükleme yönüne paraleldir (boylamasına).
• Fikstür: Silindirik silindirli basit üç noktalı bükme fikstürü (standartta tanımlanan belirli çaplar, örneğin versiyona bağlı olarak 3 mm veya 6 mm).
• Ölçümler: Kalınlık ve genişlik, testten önce hassas bir şekilde ölçülür.

Bu test yöntemi genel olarak şu adımları izler:

• Numuneler şartlandırılır (gerekirse, örneğin nem veya sıcaklık).
• Boyutları ölçülür.
• Numune, elyaflar yükleme ucuna paralel olacak şekilde desteklere yerleştirilir.
• Yük sabit bir çapraz kafa hızıyla uygulanır (tipik olarak yaklaşık 1,3 mm/dak).
• Başarısızlık anındaki maksimum yükü kaydedilir ve başarısızlık modu gözlemlenir (ideal başarısızlık, tabakalar arası kaymadır, diğer modlar sonuçları geçersiz kılabilir).
• Kısa kiriş dayanımı hesaplanır. Kullanılacak formül standart içinde verilmiştir. Bu, parabolik bir kayma gerilimi dağılımını ve kiriş teorisi yaklaşımını varsayar.

Test, tekdüze olmayan, çok eksenli bir gerilme durumu (yükleme ucu altında kayma, sıkıştırma ve diğer yerlerde gerilme / sıkıştırma kombinasyonu) üretir. Bu nedenle, sonuç saf kayma dayanımı yerine kısa kiriş dayanımı olarak adlandırılır.

Kalitatif karşılaştırmalar, malzeme taraması ve kalite kontrolü için mükemmeldir, ancak temel malzeme özelliklerini (örneğin gerçek kayma modülü veya mukavemeti) elde etmek için önerilmez. Daha doğru kayma verileri için Iosipescu (ASTM D5379) veya V çentikli ray kayması (ASTM D7078) gibi yöntemler tercih edilir.

Arıza modları incelenmelidir (örneğin tabakalar arası kayma çatlaması idealdir, ezilme veya eğilme sorunlara işaret edebilir).

Bu test yöntemi, basitliği, düşük maliyeti ve küçük numune gereksinimleri nedeniyle kompozit laminatlar üzerinde en sık yapılan mekanik testlerden biridir. Kompozit malzeme veri sayfalarında, yeterlilik programlarında ve araştırma makalelerinde sıklıkla referans gösterilir.

İlgili standartlar şunlardır:

• ASTM D3039/D3039M Polimer matrisli kompozit malzemelerin çekme özellikleri için standart test yöntemi
• ASTM D7264/D7264M Polimer matrisli kompozit malzemelerin eğilme özellikleri için standart test yöntemi
• ASTM D5379/D5379M V çentikli kiriş yöntemiyle kompozit malzemelerin kayma özelliklerinin belirlenmesine yönelik standart test yöntemi
• ASTM D7078/D7078M V çentikli raylı kesme yöntemiyle kompozit malzemelerin kesme özelliklerinin test edilmesi için standart yöntem (standart + kırmızı çizgili pdf paketi)

Kısaca ASTM D2344/D2344M standardında açıklanan yöntem, öncelikle karbon fiber, cam fiber ve aramid laminatlar gibi fiber takviyeli kompozitlerde ara katman kayma dayanımını değerlendirmek için kullanılır. Test, lafminatın katmanları arasında kayma gerilimleri oluşturan çok kısa açıklık-kalınlık oranına sahip üç noktalı bükme konfigürasyonunu kullanır.

Bu standart, özellikle havacılık, otomotiv, denizcilik ve yapı mühendisliği gibi kompozit malzemelerin yaygın olarak kullanıldığı sektörlerde önemlidir.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere ASTM D2344/D2344M standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.