Systematic approach on conducting fatigue testing of unidirectional continuous carbon fibre composites

High fuel saving potentials, increased load carrying capacities and therefore competitive advantages force the heavy goods vehicle industry to enhance the efforts towards comprehensive lightweight designs. Facing this challenge, the material evaluation in terms of simulations and physical testing of composite materials is required for the design against fatigue failure due to road introduced vibrations. Eliminating fatigue testing issues in order to gain acceptable and reproducible results, a future-oriented systematic approach on conducting constant amplitude tension-tension fatigue testing on a unidirectional composite material is presented. Following the material characterisation of the carbon/epoxy material in terms of tensile and shear properties as well as fibre volume fraction, several combinations of tab configurations and specimen geometries have been tested with regard to their suitability for fatigue testing. Finally, the unidirectional material was successfully tested under tension-tension fatigue and first elaborated test data were assessed. In conclusion, the usage of straight aluminium tabs completely clamped inside the grips and bonded to the straight-sided specimen with 3M DP420 adhesive, using ventilation during the test is the recommended test procedure.Lastbilsindustrin tvingas öka ansträngningarna för omfattande viktbesparingar med lättviktskonstruktioner då dessa har konkurrenskraftiga fördelar med potential att minska bränsleförbrukningen samt öka den lastbärande kapaciteten. Genom att ta sig an denna utmaning kommer materialkarakterisering, provning och simulering av kompositmaterial vara av stor betydelse för att kunna konstruera produkter utsatta för cykliska laster från väginducerade vibrationer. Vid utmattningsprovning är det viktigt att kunna generera acceptabla och reproducerbara resultat. I denna rapport presenteras hur man kan undvika och eliminera problem vid utmattningsprovning, samt ett systematiskt tillvägagångsätt vid genomförande av utmattningsprovning med konstant amplitud för belastningen drag-drag på ett kompositmaterial med enkelriktad fiberorientering. Ett kolfiber/epoximaterial är karakteriserat och flertal kombinationer av tab-konfiguration och provstavsgeometri har testats, med avseende på lämplighet för utmattningsprovning. Slutligen har kolfiber/epoximaterialet provats med framgång under cyklisk drag-drag belastning i fiberriktningen. Slutsatsen för utmattningsprovning är att använda sig av raka aluminium tabbar helt fastklämda inuti greppen. Tabbarna limmas fast på provstaven med 3M DP420 lim. Ventilation är också rekommenderat under provning för att undvika en ökning av temperatur i provstaven