Tasso di Rilascio dell'Energia (G) 

Il tasso di rilascio dell'energia nella meccanica della frattura gioca un ruolo fondamentale nella caratterizzazione dei compositi.

Scopo della prova

Questo valore caratteristico viene definito come l'energia per unità di superficie necessaria alla propagazione della cricca su una distanza conosciuta. Il risultato è un valore che descrive la sensibilità della propagazione della cricca di un laminato. Durante la misurazione viene fatta una distinzione tra i vari tipi di applicazione del carico.

  • Modo I: crack opening;
  • Mode II: in-plane shear
  • Mode III: out-of-plane shear

Per la misurazione del tasso di rilascio dell'energia viene usato maggiormente il Modo I, descritto nella normativa ISO, ASTM eEN . Attualmente non ci sono alcune normative per il Modo III. La ASTMdescrive un metodo misto: una combinazione tra il Modo I e il Modo II in proporzioni variabili.

Mode I - Misurazione con dispositivo per prove DCB

  • Modo I, il tasso di rilascio dell'energia viene solitamente misurato con provini DCB .
  • Il provino usato presenta una cricca in direzione del piano, ad esempio può essere creata inserendo un film polimerico all'interno del prodotto durante la laminazione.
  • Può essere applicato un carico attraverso blocchi di carico adesivi, cerniere o supporti speciali bloccati nella fessura.
  • Durante la prova, l'apertura della cricca viene misurata come la corsa della traversa e corretta per la quantità di deformazione del provino. L'energia impiegata viene calcolata tramite l'integrale della forza sulla deformazione. La propagazione della cricca viene registrata visivamente sul lato del provino.
  • La lunghezza della cricca può essere calcolata manualmente dall'operatore il quale riesce a vedere il lato segnato del provino con una lente di ingrandimento. Per ottenere una migliore tracciabilità della misurazione, vengono utilizzate lenti di ingrandimento digitali guidate lungo il provino in fase di avanzamento della cricca con annessa registrazione video della misurazione.
  • Questo video è sincronizzato fotogramma per fotogramma con la curva della prova, in questo modo la prova può essere verificata dopo il completamento ed eventualmente corretta.
  • Le procedure di prova e le valutazioni dei risultati differiscono a seconda delle normative applicate.
  • Le normative sono le seguenti: ISO 15024, ASTM D5528, AITM 1-0005, AITM 1-0053, Boeing BSS 7273, CRAG Metodo 600, NASA metodo RP 1092 ST-5, ESIS TC 4, prEN 6033 (withdrawn) 

Mode II – Misurazione con dispositivo per prove SENB/ENF

Con il Modo II i carichi possono essere applicati e misurati tramite prove di flessione, trazione e compressione con provini intagliati.

La misurazione dell'indice di rilascio dell'energia del Modo II è standardizzata come prova di flessione. Le sollecitazioni di taglio che si verificano durante i test di flessione vengono utilizzate per propagare la cricca.  I provini vengono chiamati SENB (Single End Notch Bending) ma un altro termine comune è ENF (End Notch flexure). La deflessione viene misurata dalla corsa della traversa o per mezzo di un trasduttore di spostamento, applicato centralmente.

Il punto iniziale di rottura è caratterizzato da una forza massima. Alla fine della misurazione il provino viene raffreddato con nitrogeno liquido e in seguito rotto completamente per misurare la frattura delle superfici.

Mixed Mode Bending (MMB)

Il "Mixed Mode Bending" può essere misurato su laminati unidirezionali. Il Modo I e il Modo II vengono combinati, per cui la posizione della staffa di carico finale determina i rapporti corrispondenti dei due metodi.
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