DIN 53293 Ensaio de estruturas sanduíche - Ensaio de flexão

A norma “DIN 53293 Ensaio de estruturas sanduíche - Ensaio de flexão”, publicada pelo Instituto Alemão de Normalização (DIN), descreve um método para determinar as propriedades de flexão de compósitos sanduíche (painéis sanduíche). As estruturas sanduíche são materiais compósitos leves constituídos pelos seguintes componentes:

• Normalmente, duas camadas externas finas e rígidas (camadas de superfície ou camadas de revestimento) são feitas de materiais como plástico reforçado com fibra de vidro, plástico reforçado com fibra de carbono, alumínio ou aço.
• Existe um núcleo mais espesso e mais leve entre eles, por exemplo:
• Madeira de balsa
• Estruturas em forma de favo de mel (alumínio, papel, aramida ou plástico)
• Espuma (por exemplo, espuma de poliuretano, PVC ou alumínio)

Esses materiais são amplamente utilizados em indústrias onde uma alta relação dureza/peso é fundamental, incluindo:

• Aviação e espaço
• veículos automotivos e ferroviários
• Aplicações marítimas
• Construção civil (ex.: painéis de fachada, caminhões refrigerados)
• Energia eólica (pás do rotor)
• Equipamentos esportivos

De acordo com a norma DIN 53293, os ensaios de flexão avaliam as propriedades mecânicas fundamentais de painéis sanduíche sob carga de flexão. Este ensaio fornece dados sobre os seguintes aspectos:

• Rigidez à flexão (rigidez à flexão)
• Momento fletor máximo ou capacidade de carga antes da falha
• Comportamento desviante
• Modos de falha (por exemplo, enrugamento da camada superficial, falha por deslizamento do núcleo, falha por compressão/tração da camada superficial, separação de camadas ou indentação sob pontos de carga)

Este teste é particularmente útil para controle de qualidade, comparação de materiais, verificação de projetos e pesquisa em estruturas leves.

A norma DIN 53293 define um ensaio de flexão em quatro pontos. Essa configuração é preferível à flexão em três pontos para materiais tipo sanduíche porque:

• Isso cria um momento fletor constante entre os pontos de aplicação da carga interna.
• Isso minimiza as tensões de cisalhamento na região central.
• Em comparação com instalações de três pontos, reduz os efeitos locais (indentação) nos pontos de aplicação de carga.

A configuração típica é a seguinte:

• Corpo de prova retangular (as dimensões são definidas na norma, geralmente dependendo da espessura do núcleo e da deflexão esperada).
• É sustentado por dois pontos externos.
• A carga é distribuída simetricamente em dois pontos internos.
• O teste é normalmente realizado em condições semiestáticas até que ocorra a fratura ou que um limite de deformação definido seja atingido.

Os resultados normalmente incluem o seguinte:

• Curva de carga-deformação
• Rigidez aparente à flexão (rigidez equivalente à flexão)
• Valores de carga crítica
• Tipo de fratura observada

As seguintes normas estão relacionadas à norma DIN 53293:

• O método descrito é semelhante, mas não exatamente igual, à norma “ASTM C393 Standard test method for core shear properties of sandwich structures by beam bending” (Método de ensaio padrão para propriedades de cisalhamento do núcleo de estruturas sanduíche por flexão de viga).
• Os testes de flexão relevantes para plásticos em geral ou plásticos reforçados com fibra incluem as normas DIN EN ISO 178 (flexão em três pontos) ou ISO 14125.
• Em alguns contextos (por exemplo, painéis reforçados com fibra), a norma DIN 53293 é usada em conjunto com, ou em comparação com, as normas DIN EN ISO 14125 ou EN ISO 178.

Mesmo anos após sua publicação, a norma DIN 53293 ainda é usada como referência em literatura técnica, laboratórios de ensaio e certificações de produtos, principalmente na Europa, para painéis sanduíche utilizados em transportes e construção.

Em resumo, a norma DIN 53293 inclui um método utilizado para determinar o comportamento à flexão de estruturas sanduíche, especialmente painéis sanduíche. Este método é aplicado para avaliar a rigidez, a resistência e o comportamento à fratura de compósitos sanduíche sob carga.

As estruturas em sanduíche normalmente consistem em três camadas:

• Superfície superior: Esta é a camada de suporte de carga fina e resistente.
• Superfície inferior: Proporciona resistência à flexão juntamente com a superfície superior.
• Núcleo: Leve, espesso e geralmente com estrutura em favo de mel ou espuma.

Este design permite alta rigidez à flexão com baixo peso.

O objetivo deste método de teste é determinar o seguinte:

• Resistência à flexão
• Módulo de flexão
• Capacidade máxima de carga
• Tipo de fratura (fratura superficial, esmagamento do núcleo, clivagem, etc.)

O teste geralmente é realizado utilizando uma máquina de ensaio universal. O processo de teste segue essencialmente estes passos:

• Preparação da amostra: Amostras retangulares com dimensões específicas são preparadas. A espessura da amostra e o tipo de núcleo são registrados.
• Método de carregamento: Pode-se aplicar um ensaio de flexão de três ou quatro pontos. A aplicação é feita de forma controlada por carga ou por deslocamento.
• Medições: As seguintes medições foram realizadas:
• A força aplicada
• Deslocamento do ponto médio
• Carga máxima no momento da fratura

Os seguintes parâmetros também são determinados:

• Resistência à flexão: A tensão máxima que um material pode suportar antes de se romper.
• Rigidez à flexão: a resistência do painel à flexão. A espessura do núcleo afeta significativamente esse valor.
• Análise do modo de dano:
• Fratura por tração da camada superficial
• Entorse no lado da pressão
• fratura de cisalhamento do núcleo
• Separação superfície-núcleo (delaminação)

A norma DIN 53293 é utilizada principalmente nos seguintes setores:

• Aviação e espaço
• Automotivo
• marinho
• Construção (painéis de fachada compostos)
• pás de turbina eólica

Como as estruturas sanduíche são sistemas leves, porém de alta resistência, o ensaio de flexão definido nesta norma é considerado importante. Este ensaio é crucial porque...

• Isso proporciona validação do projeto.
• Controla a qualidade da produção.
• Permite a comparação de materiais.
• Fornece dados críticos para a segurança.

Há muitos anos, nossa organização, com sua equipe competente e experiente, compreende as necessidades de seus clientes, fornecendo os serviços avançados de ensaio que eles exigem e auxiliando-os no estabelecimento, implementação e aprimoramento de sistemas de gestão. Nesse contexto, também oferecemos serviços de ensaio em conformidade com a norma DIN 53293.