Pekiştirilmiş alüminyum panelin tek eksenli basma yükü altındaki burkulma testi maksimum yükleme kapasitesi 250 kN olan Instron 5985 B10422 elektromekanik test cihazı ile gerçekleştirilmiştir (Şekil 4.1). Cihaz üzerinde bulunan iki adet platformdan üst platform numunenin yüklenebilmesi için servomekanik eyleyiciler vasıtası ile hareket edebilirken, alt platform sabit durumdadır. Test sırasında kiriş destekli alüminyum panel, test cihazının iki platformu arasında içi epoksi ile dolu çelik bloklar yardımıyla sıkıştırılırken, diğer kenarları serbest bırakılmıştır. Test cihazının yükleme eksenin hizalanması ‘ASTM E1012 Class 5’ gerekliliklerine göre doğrulanmıştır. Numunenin cihaz üzerindeki yerleşimi Şekil 4.2‘de gösterilmiştir.
İçi epoksi dolu çelik bloklar yükün numune üzerinde homojene yakın bir şekilde dağılımının sağlanabilmesi için yeterli görülmektedir. Ancak, cihazın yükleme platformunun genişliği numunenin nominal eninden daha küçük olması sebebiyle numune üzerinde düzgün bir yükleme dağılımı sağlandığından emin olmak amacıyla cihazın her iki platformunun yükleme alanları adaptörler yardımıyla genişletilmiştir. 40 mm kalınlığında 42CrMoS4 alaşımına sahip çelik malzemeden işlenen adaptörün boyutları 270 mm x 520mm’dir ve her bir adaptör test cihazının platformlarına 4 adet M16 cıvata vasıtası ile sabitlenmiştir.
Şekil 4.2 Test Numunesinin Test Aşamasındaki Yerleşimi
Hem kullanılan adaptör ile numune üzerinde yük dağılımının düzgün olarak sağlandığından emin olmak hem de numune konumunu ayarlamak amacı ile bir ön yükleme testi gerçekleştirilmiştir. Ön test aşamasında pekiştirilmiş test panelinin merkez kesitine denk gelecek şekilde 8 adet gerinim ölçer sırt sırta olacak şekilde yapıştırılmıştır (Şekil 4.3)ve bu gerinim ölçerlerden test süresince ölçüm alınmıştır. 8 adet genim ölçerden 6 tanesi pekiştiriciler arasındaki yük dağılımının
gözlemlenebilmesi için pekiştiricilerin gövdesine konumlandırılmıştır. Kalan 2 adet gerinim ölçer ise pekiştiriciler ve alüminyum panel arasındaki gerinim farklarının gözlemlenebilmesi için merkez pekiştiriciler arasındaki panel bölgesine konumlandırılmıştır.
Şekil 4.3 Ön Test Aşamasında Pekiştirilmiş Panelinin Merkez Kesitine Yerleştirilen Gerinim Ölçerlerin Konumları
Ön test esnasında numune üzerinde herhangi bir kalıcı deformasyon oluşmasını önlemek için yapının dayanması tahmin edilen maksimum yük miktarının yaklaşık olarak %10’una tekabül eden bir yük değerine kadar yüklenmiştir. Bu yük değerine kadar alınan gerinim ölçümleri (Tablo 4.1) göstermiştir ki, pekiştirilmiş alüminyum test paneli homojene yakın bir yük dağılımı sağlanarak yüklenebilmektedir.
Tablo 4.1 Ön Test Aşamasına Ait Gerinim Ölçümleri
Ön Yükleme [-] Gerinim Ölçer Numaraları Gerinim Ölçümleri [µε] P 𝐏⁄ cr = 0.39 (1-2) 310 - 290 (3-4) 270 - 270 (5-6) 270 - 260 (7-8) 300 - 290
Burkulma testi deplasman kontrollü olarak gerçekleştirilmiştir. İdeal statik test koşullunun olabildiğince karşılanabilmesi adına yükleme hızı 0.03 mm/sn olarak belirlenmiştir ve yükleme hızı test boyunca sabit tutulmuştur. Test paneline uygulanan eksenel yük, cihazın kendi yük hücresi vasıtası ile anlık olarak ölçülmüştür. Panel üzerine basma kuvvetini uygulayan hareketli test platformunun
Kiriş destekli alüminyum test panelinin basma yükü altındaki burkulma davranışının detaylı olarak incelenebilmesi adına iki farklı yöntem kullanılmıştır. İlk yöntem, panel ve paneli destekleyen pekiştiriciler üzerine yerleştirilen doğrusal gerinim ölçerler yardımıyla test boyunca gerinim ölçümü yapılmasıdır. Test panelinin burkulma yükü altındaki davranışının tam anlamıyla yakalanabilmesi açısından gerinim ölçerlerin yerleri önemli bir rol oynamaktadır. Doğrusal gerinim ölçerlerin panel üzerindeki yerleri ‘ABAQUS/Standard’ ortamında oluşturulan doğrusal olmayan sonlu eleman modeli temel alınarak seçilmiştir.
Test esnasında ilk burkulma yükünün belirlenebilmesi için en verimli yöntem, numune üzerinde pekiştirici kirişler arasından kalan panel yüzeylerine gerinim ölçerler yerleştirmektir. Merkez pekiştiriciler arasında kalan alüminyum panelin her iki yüzeyine de sırt sırta yapıştırılan 14 adet doğrusal gerinim ölçerin panel üzerindeki yerleri sonlu elaman modelinde görülen burkulma çıkıntılarının tepelerine denk gelecek şekilde seçilmiştir. Panel yüzeyine yapıştırılan tüm doğrusal gerinim ölçerlerin ölçüm yönü yükleme doğrultusuna paraleldir (Şekil 4.4).
Kiriş destekli test panelinin burkulma yükü altındaki genel davranışının anlaşılabilmesi için pekiştiricilerin bu yük altındaki davranışlarının doğru bir şekilde anlaşılabilmesi gereklidir. Basma yükü altında kiriş destekli test numunesinin pekiştiriciler arasında kalan panel bölümlerinde bölgesel burkulmaların oluşmasıyla birlikte test numunesi bir bütün olarak yük taşıma yeteneğinin önemli bir kısmını kaybeder. Dolayısıyla pekiştirilmiş panelin genel rijitliğinde de bir düşüş yaşanır. Bu durum neticesinde panelin maruz kaldığı test yükü pekiştiriciler üzerinde yeniden dağılır. Pekiştiricilerin basma yükü altındaki davranışlarının değerlendirilebilmesi için yerleri sonlu elemanlar modelinden alınan sonuçlar temelince belirlenen 3 farklı kesite denk gelecek şekilde 20 adet doğrusal gerinim ölçer pekiştiricilerin kesitleri etrafında çeşitli yüzeylere yine sırt sırta gelecek şekilde yapıştırılmıştır. Gerinim ölçerlilerin kesit üzerindeki dağılımları aşağıdaki şekilde belirtilirken, kesitlerin test numunesi üzerindeki konumları bir önceki şekilde gösterilmiştir. Şekilde belirtilen A kesiti numunenin merkezine denk gelirken, B ve C kesitleri numunenin merkezinden sırasıyla 168 mm yukarıya ve 168 mm aşağıya konumlandırılmıştır.
Şekil 4.5 Pekiştiriciler Üzerindeki Gerinim Ölçerlerin Konumları
Yapının basma yükü altındaki kararsız davranışının bir sonucu olarak pekiştiriciler arasında oluşan bölgesel burkulma dalgalarının oluşum sayılarının ve artan yüke
dik doğrultudaki deformasyon yönlerinin ve miktarlarının belirlenebilmesi için sıklıkla tercih edilen ‘Shadow Moire’ tekniği günümüzde yerini Dijital Görüntü Korelasyon sistemlerine bırakmaktadır. Bu sebeple, test panelinin burkulma davranışının incelenebilmesinde ikinci yöntem olarak belirtilen 3- Boyutlu Dijital Görüntü Korelasyon aracı (GOM ARAMIS) pekiştiriciler arasındaki bölgesel burkulma mod çizgilerinin görselleştirilebilmesi için kullanılmıştır (Şekil 4.6 ).
Şekil 4.6 GOM ARAMIS 3 - Boyutlu Dijital Görüntü Korelasyon Sistemi
ARAMIS sistemi temel olarak optik bir sayısallaştırma yöntemidir ve standart ARAMIS sistemi bir çift kamera kullanarak test numunesini yük altında kayıt eder. Test gerçekleştirilmeden önce test numunesinin ölçüm alınacak yüzeyi, beyaz renkte ince bir tabaka üzerine rastgele sıklıktaki siyah noktalarla oluşturulmuş gri- ölçekli bir desen halinde hazırlanmalıdır. Yüzeyde oluşturulan desen temel alınarak ölçüm yüzeyi sistem tarafından küçük kare yüzeylere bölünür. Yükleme işleminden sonra, bu yüzeylerin merkezlerinin 3 boyuttaki koordinatları dijital görüntü işleme temel alınarak hesaplanır ve sonuç olarak her yöndeki yer değiştirme bilgisi haritalandırılmış bir şeklinde gösterilebilir.
3 boyutlu GOM Aramis optik görüntüleme sistemi test öncesinde bir kalibrasyon paneli kullanılarak kalibre edilmiştir. Pekiştirilmiş test paneli üzerinde 300mm x 200 mm’lik bir alanın görüntülenebilmesi için 50mm’lik kamera lensleri kullanılmıştır. Test paneli üzerinde görüntüleme için en uygun desen birkaç farklı deneme sonucunda elde edilmiştir. Gerinim ölçer yerleşimi belirlenirken panel yüzeyindeki görüntüleme için ayrılmış alana denk gelen bir gerinim ölçer olmamasına özellikle dikkat edilmiştir ve gerinim ölçerlerin kabloları görüntüleme yüzeyini kapatmayacak şekilde düzenlenmiştir. Gerinim ölçümleri ile GOM Aramis görüntüleme sisteminden alınan görüntüleri senkronize etmek için 16 kN’a kadar iki kez numuneye ön yükleme yapılmıştır ve görüntüleme zamanlaması (görüntüleme frekansı) saniyede bir resim alınabilecek şekilde ayarlanmıştır