DIN 53292 Badanie konstrukcji warstwowych – próba rozciągania prostopadle do powierzchni

DIN 53292 Badanie konstrukcji warstwowych – próba rozciągania prostopadle do powierzchni

Norma „DIN 53292 Badania struktur warstwowych – Badanie rozciągania prostopadłe do powierzchni”, opublikowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę określania wytrzymałości na rozciąganie i odkształceń struktur warstwowych (płyt warstwowych lub kompozytów) poddawanych obciążeniom rozciągającym prostopadłym do ich warstw powierzchniowych (tj. badanie rozciągania płaskiego lub opartego na grubości).

DIN 53292 Badanie konstrukcji warstwowych – próba rozciągania prostopadle do powierzchni

Konstrukcje warstwowe składają się z dwóch cienkich, wytrzymałych warstw powierzchniowych (skorupy) połączonych ze sobą grubszym, lżejszym materiałem rdzenia. Typowe przykłady to:

  • Rdzenie o strukturze plastra miodu (aluminium, papier)
  • Rdzenie piankowe (takie jak poliuretan, polichlorek winylu (PCW), politereftalan etylenu (PET))
  • Stosowane w lotnictwie (podłogi samolotów, skrzydła, osłony radarów), transporcie (pociągi, ciężarówki, autobusy), budownictwie (panele izolacyjne, fasady), zastosowaniach morskich i energetyce wiatrowej (elementy skrzydeł).

Powierzchnie zapewniają twardość i wytrzymałość, natomiast rdzeń jest gruby, co zwiększa odporność na zginanie przy minimalnej wadze.

Metoda badawcza opisana w normie DIN 53292 ocenia następujące parametry:

  • Wytrzymałość wiązania na rozciąganie (adhezja) pomiędzy rdzeniem i warstwami powierzchniowymi.
  • Wytrzymałość na rozciąganie samego materiału rdzenia w kierunku grubości.
  • Ogólny tryb uszkodzenia (uszkodzenie spójności rdzenia, uszkodzenie adhezji na linii wiązania lub uszkodzenie warstwy powierzchniowej).
  • Zachowanie naprężenia-odkształcenia lub obciążenia-odkształcenia pod wpływem pionowego obciążenia rozciągającego.

Jest to szczególnie ważne, ponieważ w rzeczywistych zastosowaniach panele warstwowe są często poddawane rozciąganiu prostopadłemu (poza płaszczyzną) z powodu różnic ciśnień, rozszerzalności cieplnej, naprężeń odrywających wywołanych zginaniem lub bezpośrednich sił rozciągających.

Podstawowe elementy tej metody są następujące:

  • Geometria próbki: Płaskie próbki, zazwyczaj kwadratowe lub okrągłe, o określonej powierzchni (zwykle 50 mm x 50 mm lub podobnej), wycięte z płyt warstwowych.
  • Przygotowanie: Przyklejenie bloków obciążających (płyt metalowych lub elementów mocujących) do obu warstw powierzchniowych za pomocą kleju o dużej wytrzymałości, aby równomiernie rozłożyć obciążenie rozciągające.
  • Obciążenie: Siła rozciągająca przyłożona prostopadle do powierzchni trwa aż do pęknięcia.
  • Pomiar: Rejestrowanie maksymalnego obciążenia, naprężenia pękającego (siła podzielona przez powierzchnię obciążenia) i, ogólnie rzecz biorąc, wydłużenia lub przemieszczenia.
  • Obliczenia: Wytrzymałość na rozciąganie = Siła pękania / Powierzchnia badawcza.
  • Analiza awarii: dokumentowanie, gdzie i w jaki sposób próbka uległa awarii.

Zgodnie z normą DIN 53292, na rynku dostępne są specjalne przyrządy pomiarowe, zwane przyrządami do rozciągania płaskiego lub przyrządami do rozciągania wiązań. Przyrządy te zapewniają dokładne ustawienie i równomierny rozkład naprężeń.

Norma DIN 53292 należy do dość przestarzałej rodziny norm dotyczących testów kanapkowych:

  • DIN 53291 Badanie ściskania
  • DIN 53293 Badanie zginania
  • DIN 53294 Charakterystyka cięcia materiałów rdzeniowych typu sandwich.
  • DIN 53295 Odporność na odrywanie (test odrywania bębnowego)

Na arenie międzynarodowej najbardziej podobną i powszechnie stosowaną normą jest „Standardowa metoda badania wytrzymałości na rozciąganie płaskie struktur warstwowych ASTM C297”.

Chociaż wiele współczesnych europejskich i międzynarodowych testów kanapkowych odwołuje się do norm EN lub ISO, norma DIN 53292 jest nadal stosowana jako punkt odniesienia w starszych specyfikacjach i określonych sektorach.

W skrócie, norma DIN 53292 obejmuje metody badań mechanicznych konstrukcji warstwowych, czyli materiałów kompozytowych powstałych poprzez połączenie dwóch cienkich, wytrzymałych warstw powierzchniowych z lekkim rdzeniem. Konstrukcje te są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i budowlanym ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do masy.

Norma ta koncentruje się na ocenie parametrów mechanicznych, wytrzymałości i sztywności płyt warstwowych w różnych warunkach obciążenia.

Norma DIN 53292 definiuje procedury dla różnych podstawowych właściwości mechanicznych:

  • Próba zginania: Określa wytrzymałość na zginanie i sztywność płyty warstwowej. Zazwyczaj obejmuje trzy- lub czteropunktowe próby zginania. Podstawowe pomiary obejmują:
  • Maksymalne naprężenie zginające
  • Moduł zginania
  • Tryb awarii (awaria warstwy powierzchniowej a awaria rdzenia)
  • Test ścinania: Mierzy wytrzymałość rdzenia na ścinanie i moduł ścinania rdzenia. Typowe metody obejmują:
  • Krótki test ścinania belki
  • Testy bloków tnących rdzenie
  • Badanie ściskania: Ocenia wytrzymałość na ściskanie warstwy wierzchniej i rdzenia. Zazwyczaj przeprowadzane jako ściskanie płaskie (na całej grubości) lub ściskanie krawędziowe (na całej powierzchni płyty).
  • Test odrywania lub oddzielania: Ocenia przyczepność między warstwami powierzchniowymi a rdzeniem. Określa pęknięcie lub odrywanie w kontrolowanych warunkach.

Podczas przygotowywania próbki, panele muszą być docięte do wymiarów określonych dla badania. Krawędzie muszą być gładkie i nieskazitelne, aby zapobiec przedwczesnemu uszkodzeniu. Podpory i wsporniki montażowe muszą minimalizować koncentrację naprężeń.

Ponieważ materiały warstwowe są wrażliwe na wilgoć i ciepło w warunkach testowych, testy przeprowadza się w kontrolowanych warunkach środowiskowych (temperatura i wilgotność). W celu zapewnienia powtarzalności, współczynniki obciążenia są standaryzowane. Rejestrowane są ugięcie, siła i tryb uszkodzenia w celu przeprowadzenia analizy.

W niniejszej normie określono, że przy raportowaniu wyników należy uwzględnić następujące elementy:

  • Opis materiału (rodzaj rdzenia i płyty powierzchniowej)
  • Grubość i gęstość panelu
  • Szczegóły konfiguracji testu (rozpiętość, typ podparcia, prędkość ładowania)
  • Zmierzone właściwości mechaniczne (wytrzymałość, moduł)
  • Obserwowane tryby błędów

Główne zastosowania normy DIN 53292 są następujące:

  • Lotnictwo: panele skrzydeł, elementy kadłuba
  • Motoryzacja: Lekkie panele nadwozia
  • Budownictwo: Płyty warstwowe na elewacje i dachy.
  • Morski: Kadłuby i pokłady łodzi

Norma DIN 53292 uzupełnia inne normy dotyczące badań warstwowych, takie jak ASTM C273/C393 i ISO 14125, ale koncentruje się w szczególności na procedurach zoptymalizowanych pod kątem niemieckich zastosowań inżynieryjnych.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53292.

WhatsApp