DIN 53293 Essais des structures sandwich - Essai de flexion

La norme « DIN 53293 Essais des structures sandwich - Essai de flexion », publiée par l'Institut allemand de normalisation (DIN), décrit une méthode de détermination des propriétés de flexion des composites sandwich (panneaux sandwich). Les structures sandwich sont des matériaux composites légers constitués des éléments suivants :

• Deux couches externes minces et rigides (couches de surface ou couches de revêtement) sont généralement constituées de matériaux tels que le plastique renforcé de fibres de verre, le plastique renforcé de fibres de carbone, l'aluminium ou l'acier.
• Il existe un noyau plus épais et plus léger entre les deux, par exemple :
• bois de balsa
• Structures en nid d'abeille (aluminium, papier, aramide ou plastique)
• Mousse (par exemple, mousse de polyuréthane, de PVC ou d'aluminium)

Ces matériaux sont largement utilisés dans les industries où un rapport dureté/poids élevé est essentiel, notamment :

• Aviation et espace
• Véhicules automobiles et ferroviaires
• Denizcilik uygulamaları
• Bâtiment et construction (par exemple, panneaux de façade, camions frigorifiques)
• Énergie éolienne (pales de rotor)
• Équipement sportif

Selon la norme DIN 53293, les essais de flexion évaluent les propriétés mécaniques fondamentales des panneaux sandwich soumis à une charge de flexion. Cet essai fournit des données sur les éléments suivants :

• Rigidité en flexion (rigidité en flexion)
• Moment de flexion maximal ou capacité de charge avant rupture
• Comportement déviant
• Modes de défaillance (par exemple, plissement de la couche superficielle, glissement du noyau, rupture par compression/tension de la couche superficielle, séparation des couches ou indentation sous les points de charge)

Ce test est particulièrement utile pour le contrôle qualité, la comparaison des matériaux, la vérification de la conception et la recherche sur les structures légères.

La norme DIN 53293 définit un essai de flexion en quatre points. Cette configuration est préférable à la flexion en trois points pour les matériaux sandwich car :

• Il crée un moment de flexion constant entre les points de charge internes.
• Elle minimise les contraintes de cisaillement dans la région centrale.
• Comparé aux installations à trois points, il réduit les effets locaux (indentation) sous les points de charge.

La configuration typique est la suivante :

• Éprouvette d'essai rectangulaire (les dimensions sont définies dans la norme, généralement en fonction de l'épaisseur du noyau et de la déflexion prévue).
• Il est soutenu par deux points externes.
• Elle est chargée symétriquement en deux points internes.
• L'essai est généralement réalisé dans des conditions semi-statiques jusqu'à la rupture ou jusqu'à ce qu'une limite de déformation définie soit atteinte.

Les résultats comprennent généralement les éléments suivants :

• courbe charge-déformation
• Rigidité apparente en flexion (rigidité équivalente en flexion)
• valeurs de charge critique
• Type de fracture observée

Les normes suivantes sont liées à la norme DIN 53293 :

• La méthode décrite est similaire, mais pas exactement identique, à la norme « ASTM C393 Méthode d'essai standard pour les propriétés de cisaillement du noyau des structures sandwich par flexion de poutre ».
• Les essais de flexion pertinents pour les plastiques généraux ou les plastiques renforcés de fibres comprennent les normes DIN EN ISO 178 (flexion en trois points) ou ISO 14125.
• Dans certains contextes (par exemple, les panneaux renforcés de fibres), la norme DIN 53293 est utilisée en conjonction avec, ou en comparaison avec, les normes DIN EN ISO 14125 ou EN ISO 178.

Même des années après sa publication, la norme DIN 53293 est toujours utilisée comme référence dans la littérature technique, les laboratoires d'essais et les certifications de produits, notamment en Europe, pour les panneaux sandwich utilisés dans les transports et la construction.

En résumé, la norme DIN 53293 inclut une méthode permettant de déterminer le comportement en flexion des structures sandwich, notamment des panneaux sandwich. Cette méthode est appliquée pour évaluer la rigidité, la résistance et le comportement à la rupture des composites sandwich sous charge.

Les structures sandwich sont généralement composées de trois couches :

• Surface supérieure : Il s'agit de la couche porteuse mince et résistante.
• Surface inférieure : Assure la résistance à la flexion conjointement avec la surface supérieure.
• Noyau : Léger, épais et généralement doté d'une structure en nid d'abeille ou en mousse.

Cette conception permet une rigidité en flexion élevée pour un poids réduit.

L'objectif de cette méthode d'essai est de déterminer les éléments suivants :

• Résistance à la flexion
• Module de flexion
• capacité de charge maximale
• Type de fracture (fracture superficielle, écrasement du noyau, clivage, etc.)

Le test est généralement réalisé à l'aide d'une machine d'essai universelle. Le processus de test comprend essentiellement les étapes suivantes :

• Préparation des échantillons : Des échantillons rectangulaires de dimensions spécifiques sont préparés. L’épaisseur et le type de noyau de l’échantillon sont indiqués.
• Méthode de chargement : Un essai de flexion en trois ou quatre points peut être appliqué. Il est réalisé en mode de contrôle de la charge ou du déplacement.
• Mesures : Les mesures suivantes ont été prises :
• La force appliquée
• Déplacement du point médian
• Charge maximale au moment de la rupture

Les paramètres suivants sont également déterminés :

• Résistance à la flexion : la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter avant rupture.
• Rigidité en flexion : résistance du panneau à la flexion. L’épaisseur du noyau influe considérablement sur cette valeur.
• Analyse du mode de dommage :
• Rupture par traction de la couche superficielle
• Entorse du côté de la pression
• Fracture par cisaillement du noyau
• Séparation surface-noyau (délamination)

La norme DIN 53293 est particulièrement utilisée dans les secteurs suivants :

• Aviation et espace
• automobile
• marin
• Construction (panneaux de façade composites)
• pales d'éolienne

Les structures sandwich étant des systèmes légers mais très résistants, l'essai de flexion défini dans cette norme est considéré comme important. Cet essai est crucial car…

• Il permet la validation de la conception.
• Il contrôle la qualité de la production.
• Il permet la comparaison des matériaux.
• Elle fournit des données critiques pour la sécurité.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais conformes à la norme DIN 53293.