ASTM D5379/D5379M-19 V-Çentikli Kiriş Yöntemi ile Kompozit Malzemelerin Kesme Özellikleri için Standart Test Yöntemi

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D5379/D5379M-19 V-çentikli kiriş yöntemi ile kompozit malzemelerin kesme özellikleri için standart test yöntemi” standardında, yüksek modüllü liflerle güçlendirilmiş kompozit malzemelerin kayma özelliklerini kapsayan bir test yöntemi açıklanmaktadır. Kompozit malzemeler, şu malzeme formlarında sürekli lif veya kesikli lif güçlendirilmiş kompozitlerle sınırlıdır:

Sadece tek yönlü lifli laminalardan oluşan ve lif yönü yükleme eksenine paralel veya dik olarak yönlendirilmiş laminatlar.
Sadece çözgü yönü yükleme eksenine paralel veya dik olarak yönlendirilmiş, dokunmuş kumaş filamentli laminalardan oluşan laminatlar.
Sadece tek yönlü lifli laminalardan oluşan ve dengeli ve simetrik bir istifleme dizisinde 0 ve 90 derecede yönlendirilmiş eşit sayıda katman içeren ve 0 derece yönü yükleme eksenine paralel veya dik olarak yönlendirilmiş laminatlar.
Liflerin çoğunluğunun rastgele dağıldığı kısa lif güçlendirilmiş kompozitler.

Bu kesme testi konsepti başlangıçta, metaller veya seramikler gibi izotropik malzemeler üzerinde kullanım için elyaf yönüne atıfta bulunulmadan geliştirilmiştir.

“ASTM D3878-23 Kompozit malzemeler için standart terminoloji” standardında, yüksek modüllü lifler ve bunların kompozitleriyle ilgili terimleri tanımlanmıştır. “ASTM D883-22 Plastiklerle ilgili standart terminoloji” standardı, plastiklerle ilgili terimleri tanımlar. “ASTM E6-23a Mekanik test yöntemlerine ilişkin standart terminoloji” standardı, mekanik testlerle ilgili terimleri tanımlar. “ASTM E456-13 Kalite ve istatistikle ilgili standart terminoloji” standardı, istatistiklerle ilgili terimleri tanımlar. Terimler arasında bir çelişki olması durumunda, ASTM D3878-23 standardı diğer standartlara göre önceliğe sahiptir. Ayrıca bu standarda özgü şu terimler ve tanımlar geçerlidir:

Düzlem içi kesme, 1-2 malzeme düzlemine uygulanan bir kesme kuvveti veya deformasyondan kaynaklanan tepkiyi tanımlayan kesme özelliklerinin herhangi biridir.
Katmanlar arası kesme, 1-3 veya 2-3 malzeme düzlemlerine uygulanan bir kesme kuvveti veya deformasyondan kaynaklanan tepkiyi tanımlayan kesme özelliklerinin herhangi biridir.
Malzeme koordinat sistemi, standart içinde verilen şekilde gösterildiği gibi eksenler için 1, 2 ve 3’ü kullanan, ana malzeme koordinat sistemini tanımlayan bir kartezyen koordinat sistemidir.
Nominal değer, sadece isimde var olan, ölçülebilir bir özelliğe uygun bir tanımlama amacıyla atanan bir değerdir. Nominal bir değere, özellik için kabul edilebilir bir aralık tanımlamak amacıyla toleranslar uygulanabilir.
Kesme dayanımı, bir malzemenin saf kesme koşulu altında kırılma anında taşıdığı kesme gerilimidir. Her malzeme için mükemmel bir saf kesme gerilimi koşulu üretebilen standart test yöntemleri yoktur, ancak bazı test yöntemleri belirli bir mühendislik amacı için belirli bir malzeme için kabul edilebilir derecede yakın olabilir.

Test uygulanırken, standart içinde verilen şekilde şematik olarak gösterilen, simetrik merkezi V çentikleri olan dikdörtgen düz şerit biçimindeki bir malzeme kuponu, özel bir fikstürle mekanik bir test makinesine yüklenir.

Numune, fikstüre referans veren bir hizalama aracı vasıtasıyla yükleme etki çizgisi boyunca bulunan çentik ile fikstüre yerleştirilir. Fikstürün iki yarısı, kuvveti izlerken bir test makinesi tarafından sıkıştırılır. İki fikstür yarısı arasındaki bağıl yer değiştirme çentikli numuneyi yükler. Numunenin ortasına (çentiklerden uzağa) ve yükleme ekseni boyunca, yükleme eksenine artı/eksi 45 derece açıyla yönlendirilmiş iki gerinim ölçer elemanı yerleştirerek, malzemenin kayma tepkisi ölçülebilir.

Yükleme, şekildeki kesme ve eğilme momenti diyagramlarında gösterildiği gibi asimetrik eğilme olarak idealize edilebilir. Çentikler, yükleme yönü boyunca kesme gerginliğini etkiler ve çentikler olmadan görülebilecek olandan daha düzgün bir dağılım sağlar. Düzgünlük derecesi malzeme ortotropisinin bir fonksiyonu olsa da 1-2 düzleminde test edildiğinde en iyi genel sonuçlar [0/90]ns tipi laminatlarda elde edilmiştir.

Bu test yöntemi, malzeme özellikleri, araştırma ve geliştirme, kalite güvencesi ve yapısal tasarım ve analiz için kesme özelliği verileri üretmek üzere tasarlanmıştır. Malzeme koordinat sisteminin yükleme eksenine göre yönelimine bağlı olarak düzlem içi veya katmanlar arası kesme özellikleri değerlendirilebilir. Kesme tepkisini etkileyen ve bu nedenle raporlanması gereken faktörler şunlardır: malzeme, malzeme hazırlama ve yerleştirme yöntemleri, numune istifleme sırası, numune hazırlama, numune şartlandırma, test ortamı, numune hizalaması ve kavrama, test hızı, sıcaklıktaki süre, boşluk içeriği ve hacim yüzdesi takviyesi.

Anizotropik malzemelerde, numunenin test düzlemini istenen malzeme düzlemine (1-2 veya 2-1, 1-3 veya 3-1, 2-3 veya 3-2) yönlendirerek altı olası kesme düzleminden herhangi birinde özellikler elde edilebilir. Herhangi bir numune için sadece tek bir kesme düzlemi değerlendirilebilir. Bu test yönteminden elde edilebilecek test yönündeki özellikler şunları içerir:

Kesme gerilimi / gerinim tepkisi
Nihai mukavemet
Nihai gerinim
Kesme akor elastiklik modülü

Testlerde kullanılan ekipman şunları içerir:

Mikrometreler ve kumpaslar
Açı ölçüm cihazı
Yarıçap ölçüm cihazı
Test makinesi (test makinesi kafaları, tahrik mekanizması, kuvvet göstergesi, plakalar/adaptör, fikstür)
Gerilim gösterme cihazı (bağlı direnç gerinim ölçer seçimi)
Koşullandırma odası
Çevresel test odası

Kuruluşumuz, çeşitli sektörlerdeki işletmeler için verdiği sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında, eğitimli ve uzman bir kadro ve gelişmiş teknolojik donanımı ile, “ASTM D5379/D5379M-19 V-çentikli kiriş yöntemi ile kompozit malzemelerin kesme özellikleri için standart test yöntemi” standardında tanımlanan test hizmetleri de vermektedir.