La méthode d'essai standard ASTM D3410 pour le chargement en cisaillement des propriétés de compression des matériaux composites à matrice polymère à section transversale de mesure non supportée, développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai pour déterminer les propriétés de compression dans le plan des matériaux composites à matrice polymère renforcés par des fibres à module élevé.
Les matériaux composites sont limités aux composites à fibres continues ou discontinues dont les propriétés élastiques sont spécifiquement orthotropes par rapport à la direction de l'essai. Ce procédé d'essai applique une force de compression à l'échantillon par cisaillement au niveau des interfaces de maintien du coin. Ce type de transfert de force diffère des procédés suivants :
Cette méthode d'essai s'applique aux composites fabriqués à partir de ruban unidirectionnel, d'insertion de fibres humides, de textiles (par exemple, de tissus), de fibres courtes ou de produits similaires. Certaines formes de produits peuvent nécessiter des adaptations de la méthode d'essai.
Cette méthode d'essai est conçue pour générer des données de résistance à la compression destinées à l'étude des propriétés des matériaux, à la recherche et au développement, à l'assurance qualité, ainsi qu'à la conception et à l'analyse des structures. Les facteurs influençant la réponse à la compression, et nécessitant par conséquent d'être consignés, sont les suivants : matériau, méthodes de préparation et de stratification des matériaux, séquence d'empilement des échantillons, préparation et conditionnement des échantillons, environnement d'essai, alignement et maintien des échantillons, vitesse d'essai, durée de maintien en température, porosité et pourcentage de renforcement volumique. Les caractéristiques directionnelles d'essai obtenues grâce à cette méthode d'essai sont les suivantes :
La norme ASTM D3410 est une méthode d'essai normalisée utilisée pour déterminer les propriétés de compression des matériaux composites à matrice polymère. Elle est particulièrement importante pour les composites renforcés de fibres de carbone, de fibres de verre, de fibres d'aramide et autres, car la résistance à la compression et le module de compression sont des propriétés de conception essentielles. Cette norme décrit une procédure de laboratoire contrôlée permettant de soumettre des échantillons composites à une charge de compression et de mesurer leur réponse jusqu'à rupture.
La méthode d'essai décrite est principalement conçue pour les composites à matrice polymère à fibres continues ou discontinues. Contrairement à un essai de compression classique où les extrémités de l'échantillon sont comprimées directement, la norme ASTM D3410 utilise un dispositif qui applique la charge de compression par cisaillement aux extrémités de l'échantillon. Cette approche permet d'atténuer certains problèmes liés aux essais de compression classiques, notamment l'écrasement et l'instabilité des extrémités de l'échantillon.
L’objectif principal de la norme ASTM D3410 est de définir les propriétés essentielles de compression des matériaux composites. Celles-ci comprennent :
Ces propriétés sont importantes car les matériaux composites peuvent se comporter très différemment sous tension et compression. Par exemple, un composite en fibre de carbone peut présenter une résistance à la traction extrêmement élevée, mais une résistance à la compression nettement inférieure, en raison des mécanismes suivants :
La norme ASTM D3410 fournit une méthode normalisée pour mesurer ce comportement.
Dans les structures où les composants composites sont soumis à des charges de compression, la résistance à la compression est d'une importance capitale. Exemples :
En l'absence d'un essai de compression normalisé, les résultats obtenus par différents laboratoires peuvent varier considérablement en raison des différences de géométrie des échantillons, de méthode de chargement, d'alignement et d'équipement d'essai. C'est pourquoi la norme ASTM D3410 contribue à garantir des résultats d'essai reproductibles et comparables.
Le principe de base est relativement simple. Un échantillon composite est placé dans un dispositif de compression spécifique. Ce dispositif applique une force de compression axiale à l'échantillon par cisaillement à ses extrémités. À mesure que la charge augmente, la machine d'essai enregistre la force appliquée et la déformation correspondante. Les données de charge et de déformation obtenues permettent de construire une courbe contrainte-déformation.
L'échantillon est généralement un échantillon composite relativement étroit et plat, conçu pour s'insérer dans un dispositif de compression. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
Les dimensions et la préparation des échantillons sont importantes car des dimensions incorrectes ou des dommages peuvent entraîner une défaillance prématurée et des résultats erronés. Les échantillons doivent être exempts des défauts suivants :
Une configuration de test typique comprend les éléments suivants :
En général, le processus de test suit les étapes suivantes :
Comprendre le mode de rupture de l'échantillon est aussi important que d'obtenir la valeur numérique de sa résistance. Les modes de rupture courants sont les suivants :
Par conséquent, un résultat de test doit être évalué en tenant compte du mode réfractif normalement observé.
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