Méthode d'essai standard ASTM D5379/D5379M-19 pour les propriétés de cisaillement des matériaux composites par la méthode des poutres à encoche en V

Méthode d'essai standard ASTM D5379/D5379M-19 pour les propriétés de cisaillement des matériaux composites par la méthode des poutres à encoche en V

La norme « ASTM D5379/D5379M-19 Méthode d'essai normalisée pour les propriétés de cisaillement des matériaux composites par la méthode de la poutre entaillée en V » , élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) , décrit une méthode d'essai applicable aux propriétés de cisaillement des matériaux composites renforcés par des fibres à haut module. Les matériaux composites concernés sont limités aux composites renforcés par des fibres continues ou discontinues, sous les formes suivantes :

Méthode d'essai standard ASTM D5379/D5379M-19 pour les propriétés de cisaillement des matériaux composites par la méthode des poutres à encoche en V

  • Stratifiés constitués de stratifiés comportant uniquement des fibres unidirectionnelles et dont la direction des fibres est orientée parallèlement ou perpendiculairement à l'axe de chargement.
  • Stratifiés constitués uniquement de stratifiés de filaments de tissu tissé dont le sens de chaîne est orienté parallèlement ou perpendiculairement à l'axe de chargement.
  • Stratifiés constitués uniquement de stratifiés fibreux unidirectionnels et contenant un nombre égal de couches orientées à 0 et 90 degrés dans un réseau d'empilage équilibré et symétrique, la direction 0 degré étant orientée parallèlement ou perpendiculairement à l'axe de chargement.
  • Composites renforcés de fibres courtes dans lesquels la majorité des fibres sont réparties de manière aléatoire.

Ce concept d'essai de cisaillement a été initialement développé sans référence à l'orientation des fibres pour une utilisation sur des matériaux isotropes tels que les métaux ou la céramique.

La norme « ASTM D3878-23 Terminologie normalisée pour les matériaux composites » définit les termes relatifs aux fibres à haut module et à leurs composites. La norme « ASTM D883-22 Terminologie normalisée pour les matières plastiques » définit les termes relatifs aux matières plastiques. La norme « ASTM E6-23a Terminologie normalisée pour les méthodes d'essais mécaniques » définit les termes relatifs aux essais mécaniques. La norme « ASTM E456-13 Terminologie normalisée pour la qualité et les statistiques » définit les termes relatifs aux statistiques. En cas de conflit entre les termes, la norme ASTM D3878-23 prévaut. Par ailleurs, les termes et définitions spécifiques à cette norme sont également valides :

  • La découpe dans le plan est l'une des caractéristiques de découpe qui décrivent la réponse résultant d'une force de découpe ou d'une déformation appliquée à 1 à 2 plans de matériau.
  • Le cisaillement interlaminaire est l'une des propriétés de cisaillement qui décrivent la réponse résultant d'une force de cisaillement ou d'une déformation appliquée à 1-3 ou 2-3 plans de matériau.
  • Le système de coordonnées matérielles est un système de coordonnées cartésiennes qui définit le système de coordonnées matérielles principal, en utilisant 1, 2 et 3 pour les axes, comme indiqué dans la figure donnée dans la norme.
  • La valeur nominale est une valeur attribuée dans le but d'identifier correctement une caractéristique mesurable qui n'existe que sous forme de nom. Des tolérances peuvent être appliquées à une valeur nominale pour définir une plage acceptable pour la fonctionnalité.
  • La résistance au cisaillement est la contrainte de cisaillement subie par un matériau au moment de la rupture dans des conditions de cisaillement pur. Il n'existe pas de méthodes d'essai standard capables de produire des conditions de contrainte de cisaillement pures parfaites pour chaque matériau, mais certaines méthodes d'essai peuvent être suffisamment proches pour un matériau particulier pour un objectif d'ingénierie particulier.

Pendant l'exécution du test, un coupon de matériau en forme de bande plate rectangulaire avec des encoches centrales symétriques en V, représenté schématiquement dans la figure donnée dans la norme, est chargé dans une machine d'essai mécanique dotée d'un dispositif spécial.

L'échantillon est placé dans le montage avec l'encoche le long de la ligne d'effet de chargement au moyen d'un outil d'alignement qui référence le montage. Les deux moitiés du luminaire sont serrées par une machine d'essai tout en surveillant la force. Le déplacement relatif entre les deux moitiés du luminaire charge l'échantillon entaillé. En plaçant deux éléments de jauge de contrainte orientés au milieu de l'échantillon (loin des encoches) et le long de l'axe de chargement à un angle de plus/moins 45 degrés par rapport à l'axe de chargement, la réponse au cisaillement du matériau peut être mesurée.

Le chargement peut être idéalisé sous forme de flexion asymétrique, comme le montrent les diagrammes de cisaillement et de moment de flexion de la figure. Les encoches affectent la contrainte de cisaillement dans la direction de chargement, offrant ainsi une répartition plus uniforme que celle qui serait observée sans les encoches. Bien que le degré de douceur soit fonction de l'orthotropie du matériau, les meilleurs résultats globaux lors des tests dans le plan 1-2 ont été obtenus avec des stratifiés de type [0/90]ns.

Cette méthode d'essai est conçue pour produire des données sur les propriétés de cisaillement pour les propriétés des matériaux, la recherche et le développement, l'assurance qualité, ainsi que la conception et l'analyse structurelles. En fonction de l'orientation du système de coordonnées du matériau par rapport à l'axe de chargement, les propriétés de cisaillement dans le plan ou entre couches peuvent être évaluées. Les facteurs qui affectent la réponse au cisaillement et doivent donc être signalés sont : le matériau, les méthodes de préparation et de placement du matériau, l'ordre d'empilement des échantillons, la préparation des échantillons, le conditionnement des échantillons, l'environnement de test, l'alignement et la préhension de l'échantillon, la vitesse du test, le temps à température, le contenu et le volume des vides. pourcentage de renforcement.

Dans les matériaux anisotropes, les caractéristiques peuvent être obtenues dans l'un des six plans de cisaillement possibles en orientant le plan d'essai de l'échantillon vers le plan du matériau souhaité (1-2 ou 2-1, 1-3 ou 3-1, 2-3 ou 3). -2). Un seul plan de coupe peut être évalué pour un échantillon. Les caractéristiques directionnelles de test qui peuvent être obtenues à partir de cette méthode de test comprennent :

  • Réponse contrainte/déformation de cisaillement
  • force ultime
  • souche ultime
  • Module d'élasticité de la corde de cisaillement

L'équipement utilisé lors des tests comprend :

  • Micromètres et pieds à coulisse
  • appareil de mesure d'angle
  • Appareil de mesure de rayon
  • Machine d'essai (têtes de machine d'essai, mécanisme d'entraînement, dynamomètre, plaques/adaptateur, fixation)
  • Dispositif indicateur de contrainte (sélection de la jauge de contrainte à résistance connectée)
  • salle de conditionnement
  • Chambre d'essais environnementaux

Parmi les nombreuses études d'essais, de mesures, d'analyses et d'évaluation réalisées pour des entreprises de divers secteurs, notre organisation, avec son personnel formé et expert et ses équipements technologiques de pointe, a développé la méthode d'essai standard pour les propriétés de coupe des matériaux composites avec la norme ASTM D5379/ Méthode de poutre à encoches en V D5379M-19 Elle fournit également les services de tests définis dans la norme.

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