اختبار الانحناء وفقًا للمعيار DIN 53293 للهياكل المركبة

يصف المعيار "DIN 53293 اختبار الهياكل المركبة - اختبار الانحناء"، الصادر عن المعهد الألماني للتوحيد القياسي (DIN)، طريقة لتحديد خصائص الانحناء للهياكل المركبة المركبة (الألواح المركبة). تتكون الهياكل المركبة المركبة خفيفة الوزن من المكونات التالية:

تتكون الطبقتان الخارجيتان الرقيقتان والصلبتان (طبقات السطح أو طبقات الطلاء) عادةً من مواد مثل البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية، أو البلاستيك المقوى بألياف الكربون، أو الألومنيوم، أو الفولاذ.
يوجد لب أكثر سمكًا وأخف وزنًا بينهما، على سبيل المثال:
خشب البلسا
هياكل على شكل خلية نحل (ألومنيوم، ورق، أراميد أو بلاستيك)
رغوة (مثل رغوة البولي يوريثان أو PVC أو رغوة الألومنيوم)

تُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في الصناعات التي تُعد فيها نسبة الصلابة إلى الوزن العالية أمرًا بالغ الأهمية، بما في ذلك:

الطيران والفضاء
السيارات والمركبات السكك الحديدية
أحواض السمك
البناء والتشييد (على سبيل المثال، ألواح الواجهات، الشاحنات المبردة)
طاقة الرياح (شفرات الدوار)
معدات رياضية

وفقًا لمعيار DIN 53293، تُقيّم اختبارات الانحناء الخصائص الميكانيكية الأساسية للألواح المركبة تحت تأثير أحمال الانحناء. يوفر هذا الاختبار بيانات حول ما يلي:

صلابة الانحناء (صلابة الانحناء)
أقصى عزم انحناء أو قدرة تحمل الحمل قبل الفشل
سلوك منحرف
أنماط الفشل (على سبيل المثال، تجعد الطبقة السطحية، فشل انزلاق اللب، فشل ضغط/شد الطبقة السطحية، انفصال الطبقات، أو الانبعاج تحت نقاط التحميل)

يُعد هذا الاختبار مفيدًا بشكل خاص لمراقبة الجودة، ومقارنة المواد، والتحقق من التصميم، والبحث في الهياكل خفيفة الوزن.

يُحدد معيار DIN 53293 اختبار الانحناء الرباعي النقاط. يُفضل هذا التكوين على اختبار الانحناء الثلاثي النقاط للمواد المركبة للأسباب التالية:

يؤدي ذلك إلى توليد عزم انحناء ثابت بين نقاط التحميل الداخلية.
يقلل من إجهادات القص في المنطقة المركزية.
بالمقارنة مع التركيبات ثلاثية النقاط، فإنها تقلل من التأثيرات المحلية (الانبعاج) تحت نقاط التحميل.

الإعداد النموذجي يكون كما يلي:

عينة اختبار مستطيلة (يتم تحديد الأبعاد في المعيار، وعادة ما تعتمد على سمك اللب والانحراف المتوقع).
وهو مدعوم بنقطتين خارجيتين.
يتم تحميلها بشكل متناظر عند نقطتين داخليتين.
يتم إجراء الاختبار عادةً في ظل ظروف شبه ثابتة حتى حدوث الكسر أو الوصول إلى حد تشوه محدد.

وتشمل النتائج عادةً ما يلي:

منحنى الحمل والتشوه
صلابة الانحناء الظاهرية (صلابة الانحناء المكافئة)
قيم الحمل الحرج
نوع الكسر الملاحظ

المعايير التالية مرتبطة بمعيار DIN 53293:

إن الطريقة الموصوفة مشابهة لـ "طريقة الاختبار القياسية ASTM C393 لخصائص القص الأساسية للهياكل الساندويتشية عن طريق انحناء العارضة"، ولكنها ليست مطابقة لها تمامًا.
تشمل اختبارات الانحناء ذات الصلة بالبلاستيك العام أو البلاستيك المقوى بالألياف معايير DIN EN ISO 178 (الانحناء ثلاثي النقاط) أو ISO 14125.
في بعض السياقات (على سبيل المثال، الألواح المقواة بالألياف)، يتم استخدام DIN 53293 بالتزامن مع معايير DIN EN ISO 14125 أو EN ISO 178 أو بالمقارنة معها.

حتى بعد مرور سنوات على نشرها، لا يزال معيار DIN 53293 يستخدم كمرجع في الأدبيات التقنية ومختبرات الاختبار وشهادات المنتجات، وخاصة في أوروبا، للألواح المركبة المستخدمة في النقل والبناء.

باختصار، يتضمن معيار DIN 53293 طريقةً لتحديد سلوك الانحناء للهياكل المركبة، وخاصةً الألواح المركبة. تُطبَّق هذه الطريقة لتقييم الصلابة والقوة وسلوك الكسر للمركبات المركبة تحت تأثير الأحمال.

تتكون الهياكل المركبة عادةً من ثلاث طبقات:

السطح العلوي: هذه هي الطبقة الرقيقة والمتينة التي تتحمل الأحمال.
السطح السفلي: يوفر مقاومة للانحناء جنبًا إلى جنب مع السطح العلوي.
اللب: خفيف الوزن، سميك، وعادة ما يكون له هيكل يشبه قرص العسل أو الرغوة.

يسمح هذا التصميم بصلابة انحناء عالية مع وزن منخفض.

يهدف أسلوب الاختبار هذا إلى تحديد ما يلي:

قوة الانحناء
معامل الانثناء
أقصى قدرة تحمل للحمولة
نوع الكسر (كسر سطحي، سحق اللب، انشقاق، إلخ).

يُجرى الاختبار عادةً باستخدام جهاز اختبار عالمي. وتتلخص عملية الاختبار في الخطوات التالية:

تحضير العينات: يتم تحضير عينات مستطيلة بأبعاد محددة. ويتم الإبلاغ عن سمك العينة ونوع اللب.
طريقة التحميل: يمكن تطبيق اختبار الانحناء ثلاثي النقاط أو رباعي النقاط. ويتم تطبيقه بطريقة التحكم في الحمل أو التحكم في الإزاحة.
القياسات: تم أخذ القياسات التالية:
القوة المطبقة
إزاحة نقطة المنتصف
أقصى حمل لحظة الكسر

كما يتم تحديد المعايير التالية:

قوة الانحناء: أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تنكسر.
صلابة الانحناء: مقاومة اللوحة للانحناء. يؤثر سمك اللب بشكل كبير على هذه القيمة.
تحليل نمط الضرر:
كسر الشد للطبقة السطحية
التواء في جانب الضغط
كسر القص المركزي
انفصال السطح عن اللب (الانفصال الطبقي)

يُستخدم معيار DIN 53293 بشكل خاص في القطاعات التالية:

الطيران والفضاء
السيارات
بحري
البناء (ألواح الواجهة المركبة)
شفرات توربينات الرياح

نظراً لأن الهياكل المركبة خفيفة الوزن وعالية المتانة، يُعتبر اختبار الانحناء المحدد في هذا المعيار مهماً. هذا الاختبار بالغ الأهمية لأن...

يوفر التحقق من صحة التصميم.
إنها تتحكم في جودة الإنتاج.
فهو يسمح بمقارنة المواد.
فهو يوفر بيانات بالغة الأهمية من الناحية الأمنية.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار DIN 53293.