Boeing Compression After Impact Test Fixture (ASTM D7137)

Modello n. WTF-CI (acciaio inox)

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Fig. 1: Apparecchio montato senza campione installato.

Questo metodo di prova è stato adottato da ASTM come standard D7137 (riferimento 1) nel maggio 2005. Una norma complementare, la ASTM D7136 (riferimento 2), definisce il metodo di impatto del provino prima dell'esecuzione della prova di compressione.

L'attrezzatura per le prove di compressione dopo l'impatto (CAI) è stata sviluppata dalla Boeing Company, come descritto nei riferimenti 3 e 4. Una leggera modifica dell'attrezzatura è descritta nel metodo raccomandato SRM 2R-9 della SACMA (riferimento 5). Una leggera modifica dell'attrezzatura è descritta nel metodo raccomandato SRM 2R-94 della SACMA (riferimento 5). Il provino, tipicamente, ma non necessariamente, un laminato quasi-isotropo, è lungo 6 pollici, largo 4 pollici e spesso circa 0,2 pollici. Un dispositivo standard della NASA, descritto nel riferimento 6, prevede un provino più grande e quindi non è comunemente usato come il dispositivo standard del Boeing.

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Fig. 2: Supporto per l'impatto come descritto nella norma ASTM D7136.

Il provino Boeing viene prima colpito come definito nel riferimento 2, in genere utilizzando un'apparecchiatura per prove d'urto con peso a caduta, come illustrato nella figura 2. Il provino può essere acquistato come modello WTF-IS. Il supporto per l'impatto può essere acquistato con il numero di modello WTF-IS.

Il provino impattato viene quindi caricato a compressione fino alla rottura nell'attrezzatura illustrata nella Fig. 1. Il provino è semplicemente sostenuto lungo tutti e quattro i bordi; il dispositivo è regolabile, come indicato dal gran numero di viti a testa cilindrica, per adattarsi a piccole variazioni di larghezza e spessore del provino. La piastra superiore (di carico), che non è direttamente collegata alla parte inferiore dell'attrezzatura, scivola sul bordo superiore del provino per fornire un semplice supporto a questo quarto bordo. Le guide laterali sono sufficientemente corte da garantire che durante la prova di compressione venga mantenuto uno spazio tra le guide laterali e la piastra superiore. Il dispositivo assemblato, con un provino installato, viene posizionato senza vincoli sulla base piatta della macchina di prova, mentre il carico di compressione viene applicato direttamente alla piastra superiore da una piastra nella testa trasversale della macchina di prova.

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Fig. 3: Apparecchio parzialmente assemblato con piastra di carico rimossa.

Poiché il laminato è quasi-isotropo o qualcosa di simile, e quindi non ha un'elevata resistenza intrinseca alla compressione, e inoltre è stato tipicamente indebolito dal precedente carico d'urto, può essere caricato sui bordi senza schiacciarsi, anche se non è nastrato.

La Fig. 4 mostra una versione Airbus Industries del dispositivo per prove di compressione dopo l'impatto, a titolo di confronto. Maggiori dettagli sono riportati nella sezione prodotti di questo sito web. Le viti sono fornite per spingere con forza le piastre superiore, inferiore e laterale contro il provino, fornendo una forza di serraggio positiva a tutti e quattro i lati del provino. Tuttavia, le condizioni al contorno del provino effettivo sono ancora "semplicemente supportate", come nel caso dell'attrezzatura Boeing. Il provino ha le stesse dimensioni di quello utilizzato con l'attrezzatura Boeing. Sebbene i montanti dell'attrezzatura non siano regolabili in larghezza come nell'attrezzatura Boeing, questo non è un problema, poiché il provino standard è comunque specificato per essere di una dimensione specifica.

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Fig. 4 Dispositivo per prove di compressione post-impatto di Airbus Industries.

È possibile fabbricare anche dispositivi speciali per le prove di compressione dopo l'impatto. La Figura 5 mostra un esempio di questo tipo. In primo piano c'è un'attrezzatura standard Boeing. Sullo sfondo, un'attrezzatura appositamente progettata, in grado di testare campioni alti 6 o 10,5 pollici e larghi 4, 8,5 o 10,5 pollici. Un'altra attrezzatura speciale per il CAI è mostrata nelle figure 6 e 7. Questa attrezzatura è progettata per testare campioni alti e stretti.

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       Fig. 5: Apparecchio speciale per prove di compressione post-impatto di grandi dimensioni sullo sfondo, con un apparecchio Boeing di dimensioni standard in primo piano.

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Fig. 6: Un'altra attrezzatura speciale per prove di compressione dopo l'impatto di grandi dimensioni sullo sfondo, con un'attrezzatura Boeing di dimensioni standard in primo piano.

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Fig. 7: Una speciale attrezzatura CAI è mostrata nella sua configurazione più piccola con i suoi componenti aggiuntivi. Questa attrezzatura è progettata per testare campioni di 4 x 6 pollici, 6 x 8,5 pollici e 8,5 x 10,5 pollici, fino a uno spessore massimo di 1,25 pollici.

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Fig. 8: Un'altra versione in grande scala dell'apparecchio CAI

Fonti di informazioni aggiuntive:

1) Standard ASTM D7137-12 (2012), "Metodo di prova standard per le proprietà di resistenza residua alla compressione di piastre composite a matrice polimerica danneggiate", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (pubblicato per la prima volta nel 2005).

2) ASTM Standard D7136-12 (2012), "Metodo di prova standard per misurare la resistenza ai danni di un composito a matrice polimerica rinforzato con fibre a un evento di impatto dinamico", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (pubblicato per la prima volta nel 2005).

3) Boeing Specification Support Standard BSS 7260, "Advanced Composite Compression Tests," The Boeing Company, Seattle, Washington (originariamente pubblicato nel febbraio 1982, rivisto nel dicembre 1988).

4) Documento Boeing D888-10026, "Test Methods for Advanced Composites, Revisione A, Sezione 7.4, The Boeing Company, Seattle, Washington, gennaio 1996.

5) SACMA Recommended Method SRM 2R-94, "Compression After Impact Properties of Oriented Fiber-Resin Composites," Suppliers of Advanced Composite Materials Association, Arlington, Virginia, 1994.

6) Pubblicazione di riferimento NASA 1092, "Standard Tests for Toughened Resin Composites," NASA-Langley Research Center, Hampton, Virginia, edizione rivista, luglio 1983.