DIN 53293 Test af sandwichstrukturer - Bøjningstest

Standarden "DIN 53293 Testning af sandwichstrukturer - Bøjningstest", udgivet af det tyske standardiseringsinstitut (DIN), beskriver en metode til bestemmelse af bøjningsegenskaberne for sandwichkompositter (sandwichpaneler). Sandwichstrukturer er letvægtskompositmaterialer bestående af følgende komponenter:

To tynde, stive ydre lag (overfladelag eller belægningslag) er typisk lavet af materialer som glasfiberforstærket plast, kulfiberforstærket plast, aluminium eller stål.
Der er en tykkere, lettere kerne imellem, for eksempel:
Balsatræ
Honeycomb-strukturer (aluminium, papir, aramid eller plastik)
Skum (f.eks. polyurethan-, PVC- eller aluminiumskum)

Disse materialer anvendes i vid udstrækning i industrier, hvor et højt hårdheds-til-vægt-forhold er kritisk, herunder:

Luftfart og rum
Bil- og jernbanekøretøjer
Maritime anvendelser
Byggeri og anlæg (f.eks. facadeplader, kølelastbiler)
Vindenergi (rotorblade)
Sportsudstyr

I henhold til DIN 53293-standarden evaluerer bøjningstest de grundlæggende mekaniske egenskaber af sandwichpaneler under bøjningsbelastning. Denne test giver data om følgende:

Bøjningsstivhed (bøjningsstivhed)
Maksimal bøjningsmoment eller bæreevne før brud
Afvigende adfærd
Fejltilstande (f.eks. rynkning af overfladelaget, kerneglidningsfejl, kompressions-/spændingsfejl i overfladelaget, lagseparation eller indrykning under belastningspunkter)

Denne test er særligt nyttig til kvalitetskontrol, materialesammenligning, designverifikation og forskning i letvægtskonstruktioner.

DIN 53293-standarden definerer en firepunktsbøjningstest. Denne konfiguration foretrækkes frem for trepunktsbøjning for sandwichmaterialer fordi:

Det skaber et konstant bøjningsmoment mellem de interne belastningspunkter.
Det minimerer forskydningsspændinger i det centrale område.
Sammenlignet med trepunktsinstallationer reducerer det lokale effekter (indrykning) under belastningspunkterne.

Den typiske opsætning er som følger:

Rektangulært prøveemne (dimensioner er defineret i standarden, normalt afhængigt af kernetykkelse og forventet nedbøjning).
Den understøttes af to eksterne punkter.
Den er belastet symmetrisk på to interne punkter.
Testen udføres typisk under semistatiske forhold, indtil brud eller en defineret deformationsgrænse er nået.

Resultaterne omfatter typisk følgende:

Last-deformationskurve
Tilsyneladende bøjningsstivhed (ækvivalent bøjningsstivhed)
Kritiske belastningsværdier
Type af observeret fraktur

Følgende standarder er relateret til DIN 53293-standarden:

Den beskrevne metode ligner, men er ikke helt den samme som, standarden “ASTM C393 Standard testmetode til kerneforskydningsegenskaber i sandwichstrukturer ved bjælkebøjning”.
Relevante bøjningstest for generelle plasttyper eller fiberforstærkede plasttyper omfatter DIN EN ISO 178 (trepunktsbøjning) eller ISO 14125-standarderne.
I nogle sammenhænge (f.eks. fiberforstærkede paneler) anvendes DIN 53293 i forbindelse med eller i sammenligning med DIN EN ISO 14125- eller EN ISO 178-standarderne.

Selv år efter udgivelsen bruges DIN 53293-standarden stadig som reference i teknisk litteratur, testlaboratorier og produktcertificeringer, især i Europa, til sandwichpaneler, der anvendes i transport og byggeri.

Kort sagt indeholder DIN 53293-standarden en metode, der bruges til at bestemme bøjningsadfærden af sandwichstrukturer, især sandwichpaneler. Denne metode anvendes til at evaluere stivhed, styrke og brudadfærd af sandwichkompositter under belastning.

Sandwichstrukturer består typisk af tre lag:

Overflade: Dette er det tynde og holdbare bærende lag.
Bundflade: Yder bøjningsmodstand sammen med den øverste overflade.
Kerne: Let, tyk og har normalt en bikage- eller skumstruktur.

Dette design muliggør høj bøjningsstivhed med lav vægt.

Formålet med denne testmetode er at bestemme følgende:

Bøjningsstyrke
Bøjningsmodul
Maksimal bæreevne
Brudtype (overfladebrud, kerneknusning, spaltning osv.)

Testen udføres normalt ved hjælp af en universaltestmaskine. Testprocessen følger i det væsentlige disse trin:

Prøveforberedelse: Rektangulære prøver med specifikke dimensioner forberedes. Prøvetykkelse og kernetype rapporteres.
Belastningsmetode: En trepunkts- eller firepunktsbøjningstest kan anvendes. Den udføres på en lastkontrolleret eller forskydningskontrolleret måde.
Målinger: Følgende målinger tages:
Den påførte kraft
Midtpunktsforskydning
Maksimal belastning i brudøjeblikket

Følgende parametre bestemmes også:

Bøjningsstyrke: Den maksimale belastning et materiale kan modstå før brud.
Bøjningsstivhed: Panelets modstand mod bøjning. Kernetykkelsen påvirker denne værdi betydeligt.
Analyse af skadestilstand:
Trækbrud i overfladelaget
Forstuvning på tryksiden
Kerneforskydningsbrud
Adskillelse af overflade og kerne (delaminering)

DIN 53293 anvendes især i følgende sektorer:

Luftfart og rum
automotive
marine
Konstruktion (komposit facadeplader)
Vindmøllevinger

Da sandwichstrukturer er lette, men alligevel højstyrkesystemer, anses bøjningstesten, der er defineret i denne standard, for vigtig. Denne test er afgørende, fordi...

Det giver designvalidering.
Det kontrollerer produktionens kvalitet.
Det giver mulighed for materialesammenligning.
Den leverer sikkerhedskritiske data.

I mange år har vores organisation, med sit kompetente og erfarne personale, forstået sine kunders behov, leveret de avancerede testtjenester, de har brug for, og hjulpet dem med etablering, implementering og forbedring af ledelsessystemer. Inden for denne ramme leverer vi også testtjenester i overensstemmelse med DIN 53293-standarden.