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ASTM D6484/D6484M − 14 Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates

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ASTM D6484 Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates


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ASTM D6484/D6484M − 14 Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates

1. 범위

1.1 High modulus fiber로 강화된 다 방향 Polymer matrix 복합 Laminate의 Open-hole 압축강도 결정.

복합재료형태는 Laminate가 균형을 이루고 시험방향에 대해 대칭인 연속 Fiber 또는 불연속 Fiber (Tape 또는

직물) 강화 복합재료에 국한.

허용되는 시험 Laminate 및 두께범위는 8.2.1참고.

1.2 SI Unit 또는 Inch-Pound Unit로 표시된 값을 별도 표준으로 사용. 각 시스템에 명시된 값은 정확히

일치하지 않으며 독립적으로 사용하며 두 시스템의 값을 결합하면 표준과 일치하지 않을 수 있다.

1.3 안전문제를 다루지 않으며 사용자의 책임

2. Referenced Documents 2.1 ASTM Standards

D792 Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement D883 Terminology Relating to Plastics D2584 Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced Resins D2734 Test Methods forVoid Content of Reinforced Plastics D3039/D3039M Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials D3171 Test Methods for Constituent Content of Composite Materials D3878 Terminology for Composite Materials D5229/D5229M Test Method for MoistureAbsorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite Materials D5687/D5687M Guide for Preparation of Flat Composite Panels with Processing Guidelines for Specimen Preparation E4 Practices for Force Verification of Testing Machines E6 Terminology Relating to Methods of Mechanical Testing E83 Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems E122 Practice for Calculating Sample Size to Estimate, With Specified Precision, the Average for a Characteristic of a Lot or Process E177 Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test Methods E456 Terminology Relating to Quality and Statistics E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method E1309 Guide for Identification of Fiber-Reinforced Polymer-Matrix Composite Materials in Databases E1434 Guide for Recording Mechanical Test Data of FiberReinforced Composite Materials in Databases E1471 Guide for Identification of Fibers, Fillers, and Core Materials in Computerized Material Property Databases

3. 용어

3.1 정의 - D3878은 High Modulus Fiber 및 그 복합체관련 용어정의. D883은 플라스틱관련 용어.

E6은 기계적 시험관련 용어정의. E456과 E177은 통계관련 용어정의. 용어 간 상충되는 경우, D3878이 우선.

NOTE 1 - 용어가 물리량을 나타내는 경우, 다음 ASTM 표준기호를 사용하여 기본치수 형식의 용어(또는 문자

기호) 뒤 대괄호 안에 표시. 무게 [M], 길이 [L], 시간 [T], 열역학적 온도 [θ], 무 차원 양 [nd]

이 기호는 대괄호와 함께 사용 시 분석치수로 제한.

대괄호 없이 사용할 때 다른 정의 의미 가능.

3.2 본 표준 특정조항 정의

3.2.1 Diameter-to-thickness ratio, D/h - Open hole 시편에서 시편두께에 대한 Hole직경 비율.

3.2.1.1 논의 – 직경 대 두께비율은 공칭치수로부터 결정된 Nominal value 또는 측정치수로부터 결정된 값

3.2.2 Nominal value- 명칭으로만 존재하며 측정물성에 배정된 값.

공차는 허용범위를 정의하기 위해 Nominal value에 적용.

3.2.3 Principle Coordinate system - 재료에 내재된 대칭평면에 수직 축을 가진 Coordinate system.

3.2.3.1 논의 - 최소 Cartesian 축 (123, xyz 등)의 사용법은 Coordinate system 축을 대칭평면의 법선 방향에

할당하여 수직방향에 가장 높은 물성(탄성물성, 최대 강성 축) 1 또는 x, 가장 낮은 물성(적용 가능한 경우) 3

또는 z를 배정. 이방성 재료의 경우 대칭성 부족으로 인해 Principle coordinate system이 없는 반면, 등방성

재료의 경우 모든 Coordinate system이 Principle coordinate system.

Laminate 복합재료에서 Principle coordinate system은 개별 직교 Plate에 대해서만 의미가 있으며 Laminate

composite 관련용어는 "Reference coordinate system "

3.2.4 Reference coordinate system - Ply 방향을 정의하는데 사용되는 Laminate 복합재료의 Coordinate system.

기준 Coordinate system 축 중 하나 (보통 Cartesian x 축)는 기준 축으로 지정되고 위치가 지정되며

Laminate의 각 Ply 주축은 Ply 방향을 정의하기 위해 기준 축에 대해 비교.

3.2.5 Specially orthotropic – Principle coordinate system 에서 보았을 때 Orthotropic material에 대한 설명.






Laminate composite에서 특수 직교 Laminate는 기준 Coordinate system 에서 볼 때 [0i/90j ]ns 패밀리의 평형 및

대칭 Laminate이므로 Laminate 구성 관계의 Membrane - Bending Coupling 항이 0.

3.2.6 Width-to-diameter ratio, w/D - Open-hole 시편에서 Hole 직경에 대한 시편 폭의 비율.

3.2.6.1 논의 – 폭 대 직경 비율은 공칭 치수로부터 결정된 Nominal value 또는 측정치수로부터 결정된 값

3.3 기호

A—cross-sectional area of a specimen CV—coefficient of variation statistic of a sample population for a given property (in percent) Bz—edgewise percent bending D—hole diameter h—specimen thickness n—number of specimens per sample population N—number of plies in laminate under test Fx

ohcu—ultimate open hole (notched) compressive strength in the test direction

Pmax—maximum force carried by test specimen before failure r—95 % repeatability confidence limit, equal to 2.8 times the repeatability standard deviation R—95 % reproducibility confidence limit, equal to 2.8 times the reproducibility standard deviation Sn–1—standard deviation statistic of a sample population for a given property Sr—repeatability (within laboratory precision) standard deviation, calculated in accordance with Practice E691 SR—reproducibility (between laboratory precision) standard deviation, calculated in accordance with Practice E691 w—specimen width x1—test result for an individual specimen from the sample population for a given property x—mean or average (estimate of mean) of a sample population for a given property σ—normal stress

4. 시험방법 요약

4.1 평형, 대칭 Laminate 단축 압축시험은 중앙에 위치한 Hole을 가지는 Laminate로 시험.

Edge mounted extensometer 변위센서는 옵션. 최대강도는 Hole 존재를 무시하고 총 단면적을 기준으로 계산.

Hole이 응력집중과 감소된 Net 영역을 발생시키지만, 응력분석에서 명시적으로 Modelling되지 않은 다양한

응력집중(Fastener hole, Free edge, 결함, 파손 등)을 설명하기 위해 총 단면응력에 기초한 Notch 설계

허용강도를 개발하는 것이 일반적인 항공우주 규격.

4.2 시편은 Multi-piece bolted support fixture에 면으로 지지되며 허용되는 두 가지 시험절차가 제공.

절차 A에서, 시편/Fixture assembly는 유압식 Wedge Grip에 고정되며 하중은 전단응력에 의해 Support fixture에

전달된 후 전단에 의해 시편으로 전달. 절차 B는 시편/Fixture assembly를 평판 사이에 설치하여 시편과

Fixture를 End loading하여 Support fixture에 전달된 하중이 전단에 의해 시편으로 전달.

4.3 최종 Open hole 압축강도에 대해 유일하게 수용가능 파손모드는 Hole을 통과하는 파손모드.

5. 유의사항 및 사용

5.1 구조설계 허용기준, 재료사양, 연구개발 및 품질보증을 위한 Notch 압축강도 Data를 측정하도록 설계.

Notch 압축강도에 영향을 미치는 요소인 재료, 재료 제조방법, Lay up의 정확성, Laminate stacking 순서 및

전체두께, 시편형상 (Hole직경, 직경-두께 비율, 폭-직경비율, 시편준비(특히 Hole), 시험환경, 시편정렬 및 고정,

Loading 절차, 시험속도, 온도, Void 함량, 보강부피 백분율 등을 기록.

이 시험방법에서 얻을 수 있는 물성에는 Open hole (Notch) 압축강도 (OHC)가 포함.

6. 문제점

6.1 Hole 준비 - Notch가 존재하고 재료 반응을 측정할 필요가 없으므로 시험결과는 Notch없는 압축물성

시험에서 중요한 변수에 상대적으로 민감하지 않다. 그러나, Notch가 강도를 지배하기 때문에, Laminate를

파손시키지 않으면서 Hole의 일관된 준비가 유효결과를 얻는데 중요. Hole 준비로 인한 파손은 결과에 영향을

미치며 종 방향 분리 및 박리와 같은 일부 종류의 파손은 Hole로 인한 응력집중을 둔화시켜 시편의 하중

전달능력 및 계산된 강도를 증가시키며 다른 종류의 파손은 강도를 감소시킬 수 있다.

6.2 시편형상 - 시편직경과 Hole 직경 비(w /D)에 의해 영향을 받으며 이 비율은 실험이 비율영향을 조사하지

않는 한 6으로 유지. 결과는 또한 Hole직경 대 두께비율 (D/h)에 영향을 받으며 실험이 이 비율영향을

조사하지 않는 한 1.5~ 3.0 범위.

결과는 또한 시편 폭에 대한 고정되지 않은 시편길이 비율에 의해 영향을 받으며 실험이 이 비율의 영향을

조사하지 않는 한 2.7로 유지.

6.3 Support Fixture- 결과는 지지대에 의해 시편에 가해지는 측 방향 압력의 양에 영향을 받으며 측면압력의

변화원인에는 고정볼트 Torque, 유압 고정압력 및 Fixture선택이 포함되며 절차 및 보고서 영역에서 요구되는

대로 제어하고 기록. 지지장치는 Cut out을 넘어 평면 외 변형을 방지하고 마찰효과를 통해 시편의 하중을

완화함으로써 박리파손의 성장을 억제하며 이는 비 보수적인 Data를 초래.






6.4 Material Orthotropy - Laminate 직교성의 정도는 파손형태 및 측정된 OHC 강도에 영향을 미치며 유효한

OHC 강도결과는 11.9에 따라 적절한 파손모드가 관찰된 경우에만 기록.

6.5 두께 Scaling - 두꺼운 복합구조체는 동일한 Laminate 배향을 가진 얇은 구조체와 동일한 강도에서 반드시

파손되지는 않는다 (즉, 강도가 항상 두께와 선형으로 증가되지 않음). 따라서 이 시험방법을 사용하여 수집된

Data는 동일두께 구조 물성으로 직접 변환되지 않는다.

6.6 하중유형 - 유압식 Grip Loading 된 시편과 End loading을 받는 시편을 비교할 때 하중 대 Crosshead 변위

및 하중 대 Extensometer Strain 거동의 차이가 존재. 유압식 Grip 하중 Data는 일반적으로 하중초기 선형

거동을 나타내며 높은 하중 Level에서는 Grip 미끄러짐으로 인해 일부 비선형 거동이 관찰.

End loading data는 일반적으로 하중 판 아래에 시편/Fixture assembly를 설치하기 때문에 낮은 하중 Level에서

초기 비선형 거동을 나타내지만 파손까지는 선형거동.

7. 장치

7.1 Micrometer와 Calipers- 공칭직경 4~7mm인 Ball interface 또는 Flat anvil interface micrometer를 사용하여

시편두께, 내/외부직경을 측정. Ball interface는 고르지 못한 표면(예: Course peel Ply 표면, Smooth하지 않고

평평하지 않음) 측정에 권장. Anvil interface micrometer 또는 Calipers는 전체 시편길이, Gage길이 (Fixture 사이

길이) 및 기타 가공된 표면치수 측정에 사용. 시험 요구자가 지정하고 기록한 경우 대체 측정장치 사용허용.

정확도는 시편치수 1 % 이내로 일반적인 시편형상의 경우 ±0.0025 mm [± 0.0001 in.]의 정확도는 두께측정에

적합하고 ±0.025 mm [± 0.001 in.]의 정확도는 내/외경, 시편길이, Gage 길이 및 기타 가공된 표면치수 측정에

사용

7.2 Support Fixture-이 Fixture는 그림 1과 같이 면으로 지지된 압축시험 Fixture.

이 Fixture는 2개의 짧은 Grip /긴 Grip assembly, 2개의 지지 Plate 및 명목상으로 Zero gap을 유지하는데

필요한 Steel shim(지지 Plate와 긴 Grip 사이에 0.00- 0.12mm (0.000 - 0.005 in.))으로 구성. 이 틈이 최소

요구사항을 충족시키지 못하면 지지 Plate와 짧은 Grip 사이의 접촉영역을 Steel shim으로 보완.

틈이 너무 크면 Supporting plate와 긴 Grip 사이에 Shim을 Tape로 부착. 그림 2는 Shim 요구사항.

Fixture는 도면과 일치하는지 확인. 각각의 짧은 Grip /긴 Grip Assembly는 그림 1 및 2에 도시된 바와 같이

라인 Drilling하고 그림 3 및 4와 일치하는 Set로 사용. Supporting plate의 나사가공은 선택사항. 표준시편은

36x300 mm [1.5 x 12 in.]. 절차 A에서, Fixture는 각 끝에서 유압으로 고정하고 압축은 마찰로 Fixture를

통과하여 시편으로 전달. 절차 B에서, Fixture는 Platen 사이에 놓여지고 각 끝을 압축. Fixture에 전달된 하중은

마찰에 의해 시편으로 전달. 의뢰조직이 요구하는 경우 Thermocouple, Fixture 또는 Extensometer의

Fixture양쪽 면에 Cutout. 시편 Grip 영역의 모서리 부분은 짧은 모서리가 있어야만 시편을 모따기할 필요가

없으며 반경에 의한 파손을 방지.

Grip 파단과 마찰효과를 최소화하기 위해 시편 Gage 부분과 Fixture 사이에 약간의 여유를 허용.

7.2.1 지지대 Fixture세부사항 - Fixture 제작을 위한 자세한 도면은 그림 5-12. 추가적인 나사 Supporting

plate는 그림 13~14에 도시되며 그림11 ~12에 도시된 Supporting plate 및 그림 1에서 언급된 너트대신에 사용.

이 절의 요구사항을 충족하는 기타 설비를 사용(예: MTS Open hole 압축 설비 모델 605.21A 또는 Wyoming

모델 CU-OH 및 WTF -OH).

이 경우 다음 일반정보가 적용.

7.2.1.1 달리 명시되지 않는 한 기계 표면은 3.2 [125] 다듬기로 가공.

7.2.1.2 모든 가장자리를 파괴

7.2.1.3 Sampling영역은 고속산소연료(HVOF), Electrospark deposition (ESD) 또는 동등한 공정을 사용하여 용사.

7.2.1.4 시험재료는 상온시험을 위한 저 탄소 강으로 제작. 비 주위 환경 Conditioning에서 권장되는

고정재료는 열처리되지 않은 Ferrite 또는 석출경화 스테인리스 강(향상된 내구성을 위한 열처리는 허용

가능하지만 필수는 아님)

7.2.1.5 절차 B를 사용할 때 Grip부분 (그림 3 및 4에 표시)에 추가 Fixture를 설치하나 End loading에는 불필요

그러나 특정 환경 (예: 고온시험)에서 시편이 Fixture에 잘 지지되도록 함으로써 수용할 수 없는 파손모드(예:

종료 불량) 억제가 중요.

NOTE 2- 경험상 Fixture가 파손될 수 있으므로 치수와 공차를 주기적으로 재검토하는 것이 중요.

7.3 시험장비 - E4에 따라야 하며 다음 요구사항을 만족.

7.3.1 시험기 구성 - 시험기는 기본적으로 고정 Head와 이동 Head로 구성.

짧은Loading 트레인과 단단히 Insert 된 유압 Grip 또는 End Loading platen을 사용.






7.3.2 Grip – Procedure A를 사용하는 경우, 시험기의 각 Head는 시편의 한쪽 끝을 잡고 시편에 가해지는

하중방향이 시편길이 방향 축과 일치하도록 한다.

유압 Wedge Grip은 Grip면과 지지장치 사이의 미끄러짐을 방지하기 위해 충분한 측 방향 압력을 부가.

7.3.3 Flat Platen - 절차 B를 사용하는 경우, 시험기는 잘 정렬되고 고정된 Flat Platen (구형 Sheet와는

반대로)에 평행하게 설치. Platen 표면은 80 mm [3.0 in] 시험 Base 길이에서 0.03 mm [0.001 in] 이내에서

평행하고 Platen이 충분히 경화되지 않았거나 단순히 Platen 표면을 보호하기 위해 경화된 Plate (평행한

표면)를 Fixture 각 끝과 해당 Platen 사이에 삽입.

Platen 사이에 시험기를 맞추기 위해 하단 Platen 중앙에 직사각형을 그린다.

7.3.4 구동장치 - 고정 Head에 대하여 제어된 속도를 이동 Head에 전달.

이동 Head 속도는 11.3에 따라 조절.

7.3.5 하중 표시기 -하중 감지장치는 시편의 하중을 측정하며 규정된 시험속도에서 관성지연이 없어야 하며,

측정값의 ± 1 % 이내 정확도가 필요.

7.3.6 Extensometer - Gage 길이, 25 mm[1.0 in], Extensometer는 E83, Class B-1 요구사항을 충족하며,

규정 시험속도에서 관성지연이 없어야 하며 E83에 따라 교정

7.4 Conditioning Chamber - 비 실험 환경에서 Conditioning 시 온도, ± 3°C (± 5°F) 상대습도, ± 3 % 이내의

Conditioning Chamber가 필요하며 측정은 자동 연속 또는 주기적으로 수동으로 측정.

7.5 Environmental Test Chamber - 시험실 이외의 시험환경에는 환경시험 Chamber가 필요.

Chamber는 시험 중 시편 Gage 부분을 유지.






8. Sample채취 및 시편

8.1 Sampling- 적은 수의 시편을 사용하여 유효한 결과를 얻을 수 없다면 시험조건 당 최소 5개 시편을

시험하며 통계자료의 경우, E122에 요약된 절차를 참고하고 Sampling 방법을 기록.

8.2 형상

8.2.1 Stacking 순서 - 표준 Tape 및 Fabric Laminate는 다 방향 Fiber 방향(Fiber는 최소한 두 방향으로 배향)과

균형 및 대칭 Stacking 순서가 필요.

공칭두께는 4mm[0.160in] 허용범위는 3~5mm [0.125 ~ 0.200in]. Satin 형 직조를 포함하는 Fabric Laminate는

다르게 명시되고 언급되지 않는 한 대칭의 Warp 표면이 필요.

NOTE 3- 일반적으로 [45i/–45i/0j/90k]ms Tape 또는 [45i/0j]ms Fabric Laminate는 Fiber의 최소 5 %가 4가지 주

방향에 놓이도록 선택하며 이 Laminate 설계는 가장 가능성이 높은 허용 파손모드로 판명

8.2.2 시편형상 - 시편형상은 Fig. 15 및 16.

8.3 시편준비 - D5687은 권장되는 시편준비방법을 참조.

8.3.1 Panel 제작 - Fiber 정렬을 제어하는 것이 중요하며 부적절한 Fiber 정렬은 측정물성을 감소.

Panel은 평평하고 일정한 두께로 균일한 하중을 유지하며 불규칙 Fiber 정렬은 분산계수를 증가.

Panel 제작 방법을 기록.

8.3.2 가공방법 - 시편준비는 매우 중요

Notch, Undercut, 거친 표면 또는 고르지 않은 표면 또는 부적절한 가공방법으로 인한 박리를 피하도록 시편을

절단. 수냉 윤활 정밀 톱, Milling 또는 Grinding으로 최종 치수를 가공하며 다이아몬드 공구는 많은 재료에

매우 효과적. 모서리는 지정된 공차 내에서 평행하고 평행하고 Hole은 크기가 작게 가공하고 치수에 맞게

마무리. Hole 가공 시 Hole 주변 재료가 박리되거나 파손되지 않도록 주의하며 가공공차 및 표면 마무리

요구사항은 그림15~16 참조하고 시편절단 및 Hole 준비방법을 기록.

8.3.3 Labeling - 시편구별과 원재료 추적을 위하여 시험에 영향을 주지 않도록 라벨 부착

9. 교정

9.1 측정장비의 정확도를 위하여 교정.






10. Conditioning

10.1 Conditioning은 D5229에 의해 설정된 특정 상대습도에서 효과적인 수분 평형을 위한 것이나 명시하지

않으면 시편은 준비된 대로 시험.






10.2 Conditioning 조정 과정은 규정한 환경노출 Level과 수분함량을 포함하여 시험자료와 함께 기록.

NOTE 4 - D5229에서 사용된 "수분"이라는 용어는 액체와 응축 물의 증기뿐만 아니라 액체침지를 포함.

10.3 명백한 Conditioning 과정이 수행되지 않는다면, Conditioning 과정은 " unconditioned"으로, 수분함량은

"unknown"으로 기록.

11. 절차

11.1 시험 전 규정변수

11.1.1 시편 추출방법, 시편유형 및 형상, Conditioning Traveler (필요한 경우).

11.1.2 원하는 시험절차 (A 또는 B).

11.1.3 압축물성 및 원하는 Data기록형식.

NOTE 5 - 계기 및 Data 기록장비 선정을 위하여 시험 전 특정 재료물성, 정확성 및 Data기록 요구사항을 결정.

Transducer 선택, 장비 교정 및 장비설정 결정을 위해 시편강도를 예측.

11.1.4 환경 Conditioning 시험변수.

11.1.5 수행된 경우, Extensometer 요구사항 및 관련 계산.

11.1.6 수행된 경우, 밀도 및 보강용적을 결정하기 위해 시편 추출방법, 시편형상 및 시험변수를 기록

11.2 일반지침

11.2.1 표준 시험방법과의 상이점 기록.

11.2.2 비중, 밀도, 보강용적 또는 Void 용적을 기록하는 경우, 동일Panel에서 Sample을 채취. 비중과 밀도는

D792에 따라 평가. 구성성분의 부피%는 D3171의 Matrix Digestion 절차 중 하나 또는 유리 및 세라믹과 같은

보강재료의 경우 D2584에 따른 Matrix burn off 기술로 평가.

D2734의 Void 식은 D2584와 Matrix 분해절차 모두에 적용.

11.2.3 시험환경이 Conditioning 환경과 다른 경우, Conditioning 환경에 시편을 보관.

11.2.4 최종 시편가공과 Conditioning 조정은 시험 전 시편너비 w와 시편두께 h를 Hole 부근에서 측정.

Hole직경 D, Hole 가장자리에서 가장 가까운 시편 쪽까지의 거리 f 및 Hole 가장자리에서 시편 끝까지의 거리

g를 측정. 박리를 위해 Hole과 인접한 Hole을 검사하고 발견된 박리의 위치와 크기를 기록.

측정 정확도는 치수의 1 % 이내로 mm[Inch] 단위로 3자리 유효숫자로 기록.

11.3 시험속도- 1~10 분 이내에 파손이 일어나도록 시험속도를 설정. 재료의 최대강도를 예측할 수 없는 경우

재료의 최대강도와 시스템의 Compliance이 확인될 때까지 표준속도를 사용하여 초기시험을 수행하고

알려진 속도 및 시험속도를 조정. 제안된 표준Head 변위속도는 2mm/min [0.05in/min]

11.4 시험환경 - Conditioning에 사용된 동일한 노출 Level으로 시편을 시험. 그러나 젖은 시편의 고온시험과

같은 경우에는 일반적인 시험기 환경Chamber의 사용이 불가능하며 이 경우, 기계적 시험환경은 유체 없는

고온에서 시험하지만, 파손까지의 시간을 제한하며 시험환경의 수정사항을 기록.

NOTE 6 - 유체가 없는 고온에서 Conditioning 시편을 시험할 때, 시험완료 전 시편의 수분손실 백분율은 시험

Chamber 내에서 알려진 무게의 Conditioning Traveler 시편을 동시에 넣어 평가.

시험이 끝나면 Traveler 시편을 Chamber에서 꺼내 무게를 측정하고 백분율 무게를 계산하여 기록.






11.5 시편설치 - 시편의 가공된 끝이 Fixture 반의 끝 부분을 통과하도록 시편을 Open hole 압축 Fixture에

설치. 이것은 시편 Hole이 Fixture cutout 중심에 위치.

Fixture를 설치하는 동안 시편을 고정할 수 있을 정도로 4개 볼트를 고정.

11.6 절차 A (유압 Grip Loading)

11.6.1 Fixture Insert

11.6.1.1 시험기 Grip (그림 17)에 Fixture를 놓고, 고정된 장치의 긴축을 시험방향과 정렬.

Fixture를 Grip-jaws 에 삽입 시 Fixture 바깥 쪽 부분을 볼트(약 80 mm [3 in])까지 고정.

11.6.1.2 Grip을 조이고 유압 Grip에 사용된 압력을 기록. Wedge Grip의 Grip Jaw의 끝은 시편의 조기파손을

초래할 수 있는 굽힘 하중 Moment를 피하기 위해 Insert 후 동일하여야 한다.

11.6.1.3 유압 고정압력을 가한 후 4개 볼트를 약 7N-m [60in.-lbf]로 다시 조인다.

11.6.1.4 그림 2에서 요구되는 바와 같이 Feeler Gage를 사용하여 Support plates 와 Support fixture의 긴 Grip

부분 사이의 간격을 점검하고 조절.

11.6.1.5 시편의 Gage 부분과 지지대의 긴 Grip 부분 사이의 틈새가 Feeler Gage를 사용하여 0.05 ± 0.05 mm

[0.002 ± 0.002 in]인지 확인. 이 허용오차 범위를 벗어나는 이유는 부적절한 조립, 허용오차를 벗어나는 시편

또는 파손된 Fixture가 원인.

11.6.2 Extensometer 설치 - Strain 거동을 결정해야 하는 경우, Long-grip fixtures의 Cut-out에서 시편 모서리에

하나 또는 두 개의 Extensometer를 부착.

11.6.3 Loading - Data를 기록하며 지정속도로 최대하중에 도달할 때까지 가하고 시편 파열이 특별히 요구되지

않는 한, 하중은 최대하중에서 약 30 % 감소까지 진행한 후 사고 예방을 위하여 시험 종료.

11.7 절차 B (최종 하중)

11.7.1 Fixture Insert

11.7.1.1지지 Plate에 부착된 4개 볼트 (사용되는 경우 Grip 부분에 있는 8개 추가 볼트)를 약 7 N-m [60 in-

lbf]까지 가한다. 인가된 Torque를 사용하여 허용 가능한 파손모드를 달성할 수 없는 경우 Torque 수준을

이 수준 이상으로 증가.

11.7.1.2 그림 2에서 요구되는 것처럼 Feeler Gage와 Shim을 사용하여 지지대와 지지대의 긴 Grip 부분

사이의 간격을 점검하고 조정.

11.7.1.3 시편의 Gage 부분과 지지대의 긴 Grip 부분 사이의 틈새가 Feeler Gage를 사용하여 0.05 ± 0.05 mm

[0.002 ± 0.002 in]인지 확인. 이 허용오차 범위를 벗어나는 부분은 부적절한 조립, 허용오차를 벗어나는 시편

또는 파손된 Fixture에 기인.






11.7.1.4 시험기의 Platen 사이에 고정시키고 (그림 18), 고정된 Fixture의 긴축을 시험방향과 정렬.

7.3.3에 표시된 중앙 직사각형에 Fixture를 설치.

11.7.2 Extensometer 설치 - Strain 거동을 측정하는 경우, 긴 Grip Fixture의 Cut-out에서 시편 모서리에 하나

또는 두 개의 Extensometer를 부착.

11.7.3 Preloading - 모든 Loading 표면이 접촉되도록 시편/ Fixture assembly에 23 N [100 lbf]의 압축을 가한 후

필요한 경우 Platen을 정렬. 하중을 7 N [30 lbf]로 줄이고 모든 계기의 영점조정 및 균형을 유지.

11.7.4 Loading - Data를 기록하며 지정속도로 최대하중에 도달할 때까지 가하고 시편파손이 요구되지 않는 한

하중은 최대하중에서 약 30 % 감소 시까지 지속 후 사고 예방을 위해 종료.

11.8 Data 기록 - 연속 또는 일정 간격으로 하중 대 Crosshead변위 (Extensometer가 사용되는 경우 하중 대

Strain)를 기록. 초당 2~3개 Data Sampling 속도와 시험 당 최소 100 Data가 권장. 초기파손이 기록된 경우,

그 지점에서의 하중, 변위 및 파손모드 및 초기파손 (시각적, 청각적 방출 등)를 결정하는데 사용된 방법을

기록. 파단순간 (가능한 경우)에서 최대하중, 파괴하중(최대하중과 다를 경우) 및 Crosshead변위를 기록.

NOTE 7- 시험편차 및 고정 또는 시편 미끄러짐 문제를 이해하는데 유용한 기타 중요한 Data에는 하중 대

Strain Data, Edge 방향 굽힘 하중비율 및 하중 대 시간 Data가 포함.

11.9 파손모드 - Hole 에서 발생하지 않는 파손은 허용 가능한 파손모드가 아니며 Data는 무효. 파손은 박리에

의해 영향을 받고 파손모드는 많은 박리가 포함. Table 1에 요약된 Three place failure mode descriptor를

사용하여 파손을 표시. 이 표기법은 첫 째는 파손유형, 두 째는 파손 영역, 마지막으로 파손위치를 설명.

유효한 시험의 파손모드 Code는 * GM으로 제한되며 두 째 및 세 째 자리 표시자가 "Gage Middle " 첫 째

자리 표시는 일반적으로 Lateral은 L, Angled 는 A, Multimode의 경우 M.

그림19는 이러한 3 가지 수용 가능한 파손모드를 도시.

12. 검증






12.1 결함이 시험변수가 아니라면 결함에서 파손된 시편은 계산에서 제외하며 재시험.

12.2 중심 Hole에서 멀리 떨어져 발생하는 파손의 경우는 하중전달 방법을 재검사하며 고려요소는 Fixture

정렬, Grip 압력, Grip 정렬, 고정 반의 분리, 시편두께 Taper 및 시편 끝의 고르지 않은 가공 등.

13. 계산

13.1 최대강도 - 식 1을 사용하여 최대 Open hole 압축강도를 계산하고 3자리 유효숫자로 기록.

Fx

ohcu = ultimate open-hole compressive strength, MPa [psi]

Pmax = maximum force prior to failure, N [lbf] A = gross cross-sectional area (disregarding hole) = h× w, mm

2 [in.

2].

NOTE 8 - 하중 계산에서 Hole 지름은 무시되며 총 단면적이 사용.

13.2 Width to Diameter Ratio – 식2와 같이 실제 폭 대 직경비율을 계산.

Nominal value을 사용하여 계산된 공칭비율과 측정된 치수로 계산된 실제비율을 기록.

w = width of specimen across hole, mm [in.] D = diameter of hole, mm [in.]

13.3 직경 대 두께 비율 - 식3에서와 같이 실제 직경 대 두께비율을 계산.

Nominal value을 사용하여 계산된 공칭비율과 측정된 치수로 계산된 실제비율을 기록.

D = diameter of hole, mm [in.] h = specimen thickness near hole, mm [in.]

13.4 Percent bending- 두 개 Extensometer가 사용되는 경우 Edgewise percent bending은 식4를 사용하여 계산.

ε1 = indicated strain from extensometer on Edge 1 ε2 = indicated strain from extensometer on Edge 2 Bz = percent edgewise bending in specimen

13.5 통계 - 측정된 각 물성에 대한 평균값, 표준편차 및 변동계수 (백분율)를 계산






𝑥 = sample mean (average) Sn–1 = sample standard deviation CV = sample coefficient of variation, % n = number of specimens x1 = measured or derived property

14. 보고서

14.1 E1309, E1434, E1471을 사용하여 D3039에 따라 모든 변수를 기록.

14.2 필요한 모든 정보를 기록(재료 세부사항 또는 Panel 제조변수에서 발생할 수 있는 것처럼 주어진

시험소의 통제를 벗어난 항목의 기록은 의뢰인의 책임)

14.2.1이 시험방법의 개정 Level 또는 발행일.

14.2.2 시험절차 (A 또는 B)

14.2.3 본 시험 방법과의 차이, 시험 중 발견된 이상현상 또는 시험 중 장비문제

14.2.4 공칭 폭 대 지름비율 및 각 시편에 대한 실제 폭- 지름비율

14.2.5 각 시편에 대한 공칭직경 - 두께비율 및 실제직경 - 두께비율

14.2.6 Supporting plat와 긴 Grip 사이, 긴 Grip과 시편 Gage 사이 간격

14.2.7 최대Open hole 압축강도와 평균값, 표준편차 및 변동계수 (퍼센트)

14.2.8 Extensometer 유형, Stress- Strain곡선, 시편 Stress 대 Strain Data, 또는 평가된 각 시편에 대한 하중

또는 Head 변위의 백분율

14.2.9 각 시편에 대한 파손모드 및 파손위치.

15. 정밀도와 Bias

15.1 Round robin 결과 - 2000년에 유압 Grip Loading과 End Loading을 비교하는 Round robin 시험에 6개

실험실이 평가에 참여. 시험 Laminate 구성은 [+ 45/0 / -45/90 / 02 / + 45 / 0 / 45 / 0] S이고 T800 / 3900-2

일 방향 Tape로 구성. 이 Laminate는 높은 Notch 감도로 비교적 높은 강성을 가지며 시험방법의 상위 기능을

나타내는 시험 Laminate 변수를 사용하여 두 가지 하중 방법을 평가하기 위해 높은 파괴력을 발생하도록 선택.

각 실험실은 상온조건에서 각각의 Loading 유형에 대해 6개 시편의 무작위로 분포된 Sample을 시험.

End-loaded 시험은 추가 고정 Grip 영역 지지대 Fixture(7.2.1.5 참조)가 없는 상태에서 수행.

각 실험실의 평균결과는 표 2참조.

표시된 계산은 실제(측정 된) Sample 두께와 폭을 기준.

15.2 정밀도

15.2.1 정확도는 두 가지 방법으로 표현되는 95 % 신뢰구간으로 정의. E691은 이 정밀도의 신뢰도에 대해

개별 관찰과 평균 사이의 최대 차이가 2.0 표준편차 이내, 두 관측 사이의 최대 차이는 2.8 표준편차 이내로

제안하며 두 가지 유형의 정밀도 (실험실 내 반복성 및 실험실 간 재현성)를 기록.

15.2.2 실험실 내 조건은 동일인이, 같은 날, 동일조건

15.2.3 E691은 광범위하게 적용 가능한 정밀도를 위해 실험실 간 연구에 최소 6가지 재료를 포함할 것을 권고.

15.2.4 표 3에 요약된 결과는 이 시험방법이 활용된 Loading 절차에 비교적 민감하지 않음을 나타낸다.

각 Loading 유형에 대한 Pooling 된 Data Set에 대한 F- 검증 및 t- 검증의 성능은 Grip - Loading 및

End Loading data set가 평균 거동 및 분산에 대해 호환 가능하도록 두 시험이 모두 통과되었음을 나타낸다

비교결과는 상이한 Lay up을 사용하여 상이한 탄소/ Epoxy 복합재료로 수행된 추가실험으로부터 취득






15.3 허용기준이 존재하지 않으므로 이 시험방법에 대해 Bias 결정불가.

16. Keywords 16.1 composite materials; compression testing; open-hole compressive strength

