Dispositif d'essai de flexion sur longue poutre (ASTM D7249)

Modèle n° WTF-LF (aluminium et acier inoxydable)

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Fig. 1 : Dispositif de flexion standard pour longue poutre (chargement à trois et quatre points) avec portées entièrement réglables, graduations gravées, portée maximale du support de 24 pouces, portée maximale du chargement de 12 pouces, patins de chargement et de support en acier trempé de 3 pouces x 1 pouce.

Cette méthode d'essai a été normalisée pour la première fois en 1957 sous le nom d'ASTM D7249 pour les essais de panneaux sandwichs (référence 1). Cependant, elle est également utile pour les essais de flexion sur tout autre type d'échantillon, par exemple les stratifiés solides selon ASTM D790, ASTM D6272 et ASTM D7264. (Références 2, 3, 4). Le dispositif de flexion standard pour longue poutre peut également être personnalisé pour accueillir des échantillons d'autres longueurs et largeurs maximales pratiques.

La norme ASTM D7249 autorise l'utilisation d'une charge unique (à mi-portée) ou d'une charge en deux points (configuration illustrée à la figure 1). On parle généralement de flexion en trois points et en quatre points, respectivement. Le dispositif peut être utilisé dans l'une ou l'autre configuration, une tête de chargement étant retirée et l'autre centrée sur la poutre de chargement pour effectuer un chargement en trois points.

En cours d'utilisation, l'appareil est fixé à la machine d'essai par le haut et par le bas. Des adaptateurs personnalisés peuvent être fabriqués pour se fixer à n'importe quel type de connexion pour une machine d'essai spécifique, mais ils ne sont pas fournis avec l'appareil.

Une autre option consiste à ajouter des tiges d'alignement et des roulements linéaires au montage standard, comme le montre la figure 2. Cela permet de maintenir l'alignement mutuel des moitiés du dispositif indépendamment de l'alignement de la machine d'essai. La fixation inférieure est éliminée, le montage reposant sans contrainte sur la base de la machine d'essai.

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Fig. 2 : Dispositif de flexion standard à longue poutre avec l'ajout de tiges d'alignement et de roulements linéaires.

Pour maintenir le poids total de l'appareil à un niveau raisonnable, les poutres de chargement et de support et les têtes de chargement et de support sont fabriquées en aluminium haute résistance (6061-T6) plutôt qu'en acier. Le poids total de l'appareil est d'environ 40 lb. Les tiges d'alignement et les roulements optionnels illustrés à la figure 2 ajoutent 15 lb.

L'appareil Wyoming comporte des plateaux pivotants, comme le montrent les figures 1 et 2. Un gros plan d'un plat pivotant est présenté à la figure 3. La norme ASTM D7249 autorise également l'utilisation de points de chargement et de support cylindriques. Ainsi, ces plaques pivotantes peuvent être facilement retirées et l'échantillon chargé/soutenu directement sur les pivots trempés de 0,50 po de diamètre, si nécessaire.

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Fig. 3 : Gros plan sur le plat pivotant de la tête de chargement.

Un large éventail d'autres accessoires de configuration de chargement et de support est également disponible, notamment des plateaux de chargement plus larges et plus étroits, des cylindres de chargement de différents diamètres et des butées de centrage des échantillons.

Les tiges d'alignement et les roulements linéaires peuvent également être utilisés avec des dispositifs de flexion de plus courte portée, comme le montre la figure 4.

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Fig. 4 : Fixation spéciale de la portée de chargement et de support de 10" avec tiges de guidage et plats pivotants.

La figure 5 montre un dispositif spécial d'essai de flexion à longue poutre réglable par vis, conçu pour les chargements en trois et quatre points. Grâce au réglage par vis, les deux supports d'éprouvette se déplacent ensemble, ce qui les maintient centrés par rapport à la ou aux têtes de chargement. Il en va de même pour les têtes de chargement à quatre points. Le montage pour le chargement en quatre points est illustré à la figure 5.

Le même montage est illustré à la figure 6, maintenant configuré pour le chargement en trois points. La poutre de chargement a été retournée afin de dégager les têtes de chargement en quatre points. L'adaptateur a été remplacé par la tête de chargement à trois points, l'adaptateur étant maintenant monté de l'autre côté de la poutre.

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Fig. 5 : Dispositif de flexion à longue poutre réglable par vis dans la configuration de chargement à quatre points.

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Fig. 6 : Dispositif de flexion à longue poutre réglable par vis dans la configuration de chargement à trois points.

Un montage spécial d'essai de flexion sur longue poutre, conçu spécifiquement pour le chargement de fatigue à cycle inversé, est illustré à la figure 7. L'éprouvette est serrée entre les points de chargement et d'appui de manière à ce que le chargement inversé soit possible. Ces pinces tournent dans des paliers lorsque l'éprouvette se déforme. Les longueurs des travées de chargement et de support sont réglables, et des charges en trois et quatre points peuvent être appliquées.

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Fig. 7 : Dispositif spécial de flexion à longue poutre à fatigue inversée

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Fig. 8 : Dispositif de flexion à longue poutre pour la fatigue à cycle inversé ASTM D7774

OD'autres configurations spécialisées de bancs d'essai de flexion pour panneaux sandwichs, poutres courtes et longues, et stratifiés solides sont également disponibles.

Sources d'informations supplémentaires :

1) ASTM Standard C7249-20 (2020), "Facesheet Properties of Sandwich Constructions by Long Beam Flexure", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania.

2) ASTM Standard D790-10 (2010), "Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (publié pour la première fois en 1970).

3) ASTM Standard D6272-10 (2010), "Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (publié pour la première fois en 1998).

 4) ASTM Standard D7264-07 (2007), "Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (publié pour la première fois en 2006).