Dispositif d'essai de cisaillement à deux rails (ASTM D4255)

Modèle n° WTF-2R (acier inoxydable)

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Fig. 1 : Dispositif partiellement assemblé, avec l'échantillon en place, mais le gabarit d'installation de l'échantillon est présenté séparément en haut.

La méthode d'essai de cisaillement à deux rails et le dispositif associé sont décrits comme la méthode A dans la norme ASTM D4255 (référence 1). Elle est devenue une norme ASTM en 1983. L'échantillon a une longueur de 6 pouces et une largeur de 3 pouces, et une épaisseur raisonnable. La norme ASTM recommande une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,13 pouces. Si l'échantillon est trop mince, il se déformera. Si l'échantillon est trop épais, il glissera dans les pinces. Trois boulons de chaque rail traversent l'échantillon, ce qui nécessite six trous de dégagement dans l'échantillon.

Six grands trous dans le gabarit d'installation (en haut de la photo de la figure 1) permettent de dégager les fixations qui serrent chaque paire de rails latéraux sur le spécimen.

Les surfaces de préhension des échantillons des rails latéraux sont recouvertes de particules de carbure de tungstène. Une barre d'écartement (illustrée juste en dessous du gabarit d'installation dans la figure 1) est fournie pour maintenir l'espacement approprié de ½ po entre les moitiés de rail au cours de l'assemblage final. Cette entretoise est ensuite retirée avant l'essai.

Les embouts de fixation sont des goujons mâles lisses standard de 1,25 pouce de diamètre avec un trou transversal de 0,50 pouce de diamètre dans chaque goujon de retenue (Instron Type Dm ), pour se connecter directement à la traverse et à la base de la machine d'essai, ou à des adaptateurs en option. Le dispositif assemblé est ensuite chargé en tension.

Cette méthode d'essai, bien qu'elle soit toujours une norme ASTM, n'a jamais été très populaire. L'éprouvette est relativement grande, comme l'indique la photo de la figure 2 montrant les éprouvettes Iosipescu, de cisaillement de poutre courte et de cisaillement de deux rails. Plus de matériau est consommé par spécimen et il y a un coût supplémentaire associé à la nécessité de percer six trous dans le spécimen pour la fixation des rails latéraux.

dispositif d'essai de cisaillement à deux rails_1

Fig. 2 : Comparaisons de la taille des spécimens pour quatre méthodes d'essai de cisaillement : 

a)  ±45º Cisaillement par traction (ASTM D3518)

b) Cisaillement Iosipescu (ASTM D5379)

c) Cisaillement de poutres courtes (ASTM D2344)

d) Cisaillement à deux rails (ASTM D4255)   

Pour pallier ces insuffisances, l'ASTM D7078, la norme de l  Cisaille pour rails à encoche en V a été développé comme une alternative. Cependant, le montage d'essai de cisaillement à deux rails est toujours disponible auprès de Wyoming Test Fixtures, Inc. au cas où il serait nécessaire pour une application spécifique.

Sources d'informations supplémentaires :
1) ASTM Standard D 4255-01 (réapprouvé en 2007), "Guide for Testing In-Plane Shear Properties of Composite Laminates", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (publié pour la première fois en 1983).

2) D.F. Adams et E.Q. Lewis, "Current Status of Composite Material Shear Test Methods", SAMPE Journal, Vol. 31, No. 1, janvier/février 1995, pp. 32-41.

3) A.K. Hussain et D.F. Adams, "The Wyoming-Modified Two-Rail Shear Test Fixture for Composite Materials, Journal of Composites Technology and Research, Vol. 21, No. 4, October 1999, pp. 215-223.

4) D.F. Adams et E.Q. Lewis, "Experimental Assessment of Four Composite Material Shear Test Methods", Journal of Testing and Evaluation, Vol. 25, No. 2, mars 1997, pp. 182-189.