Rakenteen toimivuus ja kestävyys on aina toteennäytettävä. Näyttötapa vaihtelee rakenteesta ja sen käyttötarkoituksesta riippuen. Koeohjelman laajuus ja menetelmät ovat usein periaatteiltaan rakenteita valvovien viranomaisten määrittelemiä.

Toteennäyttöön kuuluu olennaisena osana mitoituksessa käytettyjen materiaalien jäykkyys- ja lujuusarvojen varmistaminen. Lujuuskokeita voidaan edellyttää tehtävän erikseen kerroksille sekä ehjille ja vaurioitetuille laminaateille normaalioloissa ja ominaisuuksien kannalta äärimmäisissä käyttöolosuhteissa.

Materiaaliarvojen ja kuormitusten tunteminen ei aina riitä monimutkaisten rakenneyksityiskohtien luotettavaan mitoitukseen. Tästä syystä erilaisten liitosten, vahvistettujen aukkojen ja vastaavien rakenne-elementtien kestävyys voidaan joutua todentamaan staattisilla ja dynaamisilla kuormituskokeilla.

Rakenneosista valmistetaan omat koekappaleet, joille tehdään staattiset ja tarvittaessa myös dynaamiset kuormituskokeet. Usein staattisissa kokeissa mitataan venymäliuskoilla venymiä rakenteen eri kohdista. Vertaamalla mitattuja venymiä laskettuihin arvoihin, voidaan osoittaa käytetyn laskentamallin luotettavuus. Mallin luotettavuuden selvittäminen on usein ensiarvoisen tärkeää, sillä suuria rakenteita ei yleensä pystytä koekuormittamaan materiaalien kannalta pahimmissa käyttöolosuhteissa. Toimivuus ja kestävyys varmistetaan tällöin luotettavaksi osoitetulla laskentamallilla käyttäen suunnitteluarvoina ääriolosuhteissa mitattuja materiaaliarvoja.

Rakennekokonaisuuden staattiset tai dynaamiset pitkäaikaiskokeet täydentävät tarvittaessa koeohjelman. Kokeet ovat tyypillisesti kalliita ja aikaa vieviä ja jatkuvat usein pitkään senkin jälkeen kun rakenteita on jo otettu käyttöön.

Edellä kuvattua prosessia havainnollistaa kuvassa 9.25 esitetty lentokonerakenteiden testausfilosofia. Se voidaan kuvata pyramidina, jonka perustan muodostavat materiaalitason kokeet eli lujitteiden, matriisimuovien ja muiden raaka-aineiden kokeet. Toisella tasolla ovat kerroskokeet, joita joudutaan tekemään runsaasti, koska materiaaliominaisuuksista ei pystytä luotettavasti johtamaan kerrosominaisuuksia. Kolmannen tason muodostavat laminaattikokeet, joilla varmistetaan käytettävien laminaattien ominaisuudet. Neljännellä tasolla ovat elementtikokeet. Pyramidin huipulla ovat rakenneosien ja koko rakenteet kokeet, joiden määrä on minimoitu todentamalla alemman tason kokeilla kaikki, mikä näillä kokeilla on todennettavissa.

Kuva 9.25 Lentokoneenrakennuksen testausfilosofia komposiittirakenteille.

Kirjallisuutta

1. Mai, H.U., Kevytrakennetekniikka. Otakustantamo 1987.
2. Engineered Materials Handbook, Volume 1, Composites. ASM International, USA 1987.
3. Adams R.D., Wake W.C., Structural Adhesive Joints in Engineering. Applied Science Publishers, London 1984.
4. Hart-Smith L.J., Advances in the analysis and design of adhesively-bonded joints in composite aerospace structures. In SAMPE Process Engineering Series 19, SAMPE 1974.
5. Thrall E.W., Shannon R.W. (ed.), Adhesive Bonding of Aluminum Alloys. Marcel Dekker Inc, USA 1985.
6. Huhtamo O.E., Liimausopas. Suomen metalliteollisuuden keskusliiton julkaisu 11/80, Metalliteollisuuden kustannus Oy 1980.
7. MIL-HDBK-17B: Volume I Polymer Matrix Composites, 29 February 1988.
8. ESAComp User’s Manual (julkaisematon)
9. Peters S.T. (Ed.), Handbook of Composites, Second Edition. Chapman & Hall, London 1998
10. Matthews F.L., Joining Fibre-Reinforced Plastics. Elsevier Applied Science Publishers Ltd, England 1987.
11. Zenkert D. (Ed.), The Handbook of Sandwich Construction. Engineering Materials Advisory Services Ltd, London 1997.