Prof. Dr. Bilsen Beşergil: 8.1. MEKANİK

Yatak (Rulman) Testleri

Yatak testleri kompozitlerin yatak responsunu tayin etmek için uygulanan testlerdir. Deneysel yük yer-değiştirme eğrisinden, maksimum yükteki yatak kuvveti ve bazı diğer özellikler (akma veya offset-denge değerleri) hesaplanabilir.

Kompozit malzemelerin yatak testlerinde ASTM D5961 test metodu uygulanır. Metot dört farklı işlem içerir: 1. işlem A; çift shear, gerilme, 2. işlem B; tek shear, iki-parça örnek, 3. işlem C; tek shear, tek-parça örnek, 4. işlem D: Çift shear, sıkıştırma.

Burada Bazı terimlerin açıklanması yararlı olacaktır:

· Yatak alanı: Test örneğindeki delik çapının örneğin kalınlığıyla çarpımıdır.

· Yatak yükü: Bir yüzey arasındaki sıkıştırma yüküdür.

· Yatak strain: Yatak deliğinin uygulanan kuvvet yönündeki deformasyonunun pim çapına oranıdır

· Yatak kuvveti: Örneğin tamamen çöktüğü yatak stres değeridir.

· Yatak stresi: Uygulanan yükün yatak alanına bölümüdür.

· Offset yatak kuvveti: Yatak kuvveti-deformasyon eğrisinin tanjant modülüsle kesiştiği noktadaki yatak stres değeridir. Offset değeri nominal delik çapının % 1, 2, veya 4’ olabilir.

· Oransal limit yatak stresi: Yatak stresi-delik uzaması eğrisinin doğrusallıktan saptığı yatak stresi değeridir.

· Ultimat yatak stresi: Maksimum yatak stresidir.

ASTM D5961: Polimer Matris Kompozit Laminatların Yatak Responsu

Test metodunda pimle veya bir mafsalla tutturulmuş, yüksek modüllü fiber takviyeli çok-yönlü polimer matris kompozit laminatların yatak responsu saptanır.

Standart laminat çok-yönlü fiber oryantasyonu içerir, ve dengelenmiştir ve simetrik istiflenmelidir. Nominal kalınlık 4 mm dolayındadır (2 4 mm), 6 mm çaptaki pim veya tutturucuya uyabilecek boyuttadır.

Test örneği dublerlerle yüksek uzama özellikli adhesiv sistemlerle bağlanır.

Test Örnekleri:

1. İşlem A: Çift shear, gerilme:

a. Düz, dikdörtgen kesitli, uç kısma yakın bir konumda deliği (merkezi) bulunan bir örneğe (Şekil-1), yatakta delik üzerinden yükleme yapılır. Şekil-2 ve Şekil-3’deki görünümlere benzer bir fikstür kullanılarak çift-shear uygulanır. Bir test makinesindeki gerilmeyle, yatak kuvveti yaratılır.

b. Uygulanan kuvvet ve delikte meydana gelen deformasyon izlenir, kaydedilir. Delikteki deformasyon delik çapıyla normalize edilerek etkin yatak gevşemesinin (strain) yaratılması sağlanır.

Benzer şekilde, uygulanan kuvvetin tasarlanan delik çapıyla nornalize edilmesiyle de etkin yatak stresi sağlanır. Maksimum kuvvete ulaşılıncaya kadar örneğe yüklemeye devam edilir. Yatak stres değerleri-yatak strain değerlerine karşı grafiğe alınır.

Malzemenin ultimat yatak kuvveti, çökmeden önceki maksimum yükten hesaplanır.

2. İşlem B: Tek shear, iki-parça örnek:

Test örneğin düz ve dikdörtgen kesitlidir; iki uç tarafına yakın konumlarda birer delik bulunur (Şekil-5 ve 6).

Test iki farklı konfigürasyonda uygulanabilir: biri destek fikstürünün bulunmadığı sabitlenmemiş konfigürasyon, diğeri destek fikstürlü sabitlenmiş konfigürasyondur (Şekil-7).

3. İşlem C; tek shear, tek-parça örnek:

Test örneği ve boyutları İşlem A’da verildiği gibidir (Şekil-1). Bir test makinesinde hazırlanan özel fikstüre gerilim uygulanarak sistemde yatak kuvveti yaratılır (D5961 Şekil-10, 11).

4. İşlem D: Çift shear, sıkıştırma:

Test örneği İşlem A’ için önerilen form ve boyutlardadır (Şekil-2). Metoda göre, bir sıkıştırma test makinesindeki yükleme sistemiyle, özel bir fikstürdeki (D5961 Şekil-12, 13) örneğe yatak kuvveti uygulanır.

Ölçülen Özellikler:

*Yatak kord sıkılığı (Şekil-4), w ve D = örnek deliğinin genişliği ve delik çapı (mm), g = boşluk kenarın-örnek ucu mesafesi (mm), P^max = çökmeden önceki maks. kuvvet (N), P_i = i. noktada kuvvet (N), h = örnek kalınlığı (mm), k = her delik faktörü için kuvvet, d_1i ve d_2i = i. noktada ekstensometre-1 ve ekstensometre-2’de yer-değiştirme (mm) (işlem C için, set d_2i = d_1i), K = 1 çift-shear testi için (İşlem A ve C), K = 2 tek-shear testi için (İşlem B), Ds^br = yatak stres değişikliği (MPa), De^br = yatak strain değişikliği (mm/mm), h = delik yakınında örnek kalınlığı (mm), d_csk = bağlayıcı havşa derinliği (mm).

Ayrıca etkin orijin tayini, ultimat yatak strain, ofset yatak strain, başlangıç pik yatak kuvveti gözlenir, hesaplanır. (Şekil-4)