Dispositifs d'essai de compression
Les méthodes d'essai de compression peuvent être classées selon la méthode d'introduction de la charge dans l'éprouvette : chargement latéral, chargement frontal ou chargement combiné. Pour les matériaux composites, des méthodes d'essai normalisées sont couramment utilisées dans chacune de ces trois catégories. D'autres méthodes d'essai et accessoires utilisés dans les essais de compression des matériaux composites, des composites sandwichs et d'autres matériaux sont également présentés.
Des types spécialisés d'essais de compression sont également couramment réalisés pour déterminer la sensibilité à l'entaille et la tolérance aux dommages des matériaux composites. Les montages d'essai pour ces types spécialisés d'essais de compression sont également inclus.
Luminaires standard
Le banc d'essai de compression à charge combinée de Wyoming est la méthode d'essai de compression préférée. En utilisant à la fois la charge d'extrémité et la charge de cisaillement, les matériaux de résistance modérée peuvent être testés sans tamponnement avec une préparation minimale de l'échantillon. Une conception relativement compacte permet de réaliser plus facilement des essais dans des environnements non ambiants.
B-2 : Montage d'essai ASTM D695 modifié
Boeing BSS 7260
Bien qu'il ne s'agisse pas d'une norme ASTM, cette méthode d'essai de chargement final est largement utilisée dans la communauté des matériaux composites. La résistance à la compression et le module peuvent être testés mais nécessitent des essais séparés. La tabulation de l'éprouvette est nécessaire lors des essais de résistance pour éviter l'écrasement des extrémités.
B-3:Dispositif d'essai de compression IITRI
ASTM D3410
Le dispositif de l'IITRI permet de tester une éprouvette tabulée, à faces droites, par chargement en cisaillement. Des échantillons d'une épaisseur maximale de 15 mm et de 38 mm peuvent être testés pour la résistance, le module et le coefficient de Poisson. Cependant, l'appareil est robuste et peut accueillir des blocs de chargement pesant 95 lb/43 kg.
B-4:Wyoming Dispositif d'essai IITRI modifié
Modèle n° WTF-WI
Semblable au dispositif standard de l'IITRI, le dispositif modifié a été conçu pour tester un spécimen à languettes et à côtés droits. Cette conception modifiée a été réduite pour accueillir des échantillons d'une largeur allant jusqu'à 13 mm (largeur standard pour les échantillons de compression) tout en ne pesant que 10 kg (23 lb).
B-5:Dispositif d'essai de compression de Celanese
Anciennement ASTM D3410
La méthode Celanese, qui a fait l'objet d'une norme ASTM de 1975 à 2003, nécessite une éprouvette à onglet d'une épaisseur précise, soumise à une charge de cisaillement par des pinces à cône fendu. Le dispositif est relativement léger, mais il nécessite une préparation approfondie de l'échantillon et est susceptible de donner des résultats erratiques s'il n'est pas testé avec un soin extrême.
B-6:Wyoming Dispositif d'essai modifié de Celanese
Modèle n° WTF-WC
Cette conception modifiée permet de charger en cisaillement une éprouvette à onglet à l'aide de pinces cunéiformes cylindriques coniques, ce qui permet une gamme d'épaisseurs d'éprouvettes autorisées. Les tiges d'alignement dans les roulements linéaires sont utilisées pour réduire la friction et augmenter l'alignement.
B-7:Dispositif d'essai allemand DIN 65 380 modifié pour la Celanese
Modèle n° WTF-GC
Amélioré par rapport à l'original, le DIN allemand 65 380 Modified Celanese utilise des poignées cunéiformes effilées au lieu de poignées coniques fendues. Contrairement au Wyoming Modified Celanese, le DIN allemand conserve le manchon d'alignement externe du modèle original, qui peut se coincer pendant le test.
La norme ASTM D695 recommande d'utiliser une sous-presse pour tester une éprouvette cylindrique non soutenue. La sous-pression peut également être utilisée pour s'assurer qu'un montage d'essai séparé est chargé axialement.
Wyoming Test Fixture stocke des plateaux à siège fixe et sphérique en acier 440c traité thermiquement. Les plateaux ont généralement un diamètre de 152 mm, mais peuvent être fournis dans n'importe quel diamètre.
Le panneau sandwich est légèrement serré dans le montage d'essai aux deux extrémités et soumis à une force de compression parallèle au plan du panneau. Comme son nom l'indique, la force est introduite principalement aux extrémités des feuilles de surface.
Dispositifs d'essai à encoche
L'essai d'entaille fait référence à l'essai uniaxial d'un stratifié composite comportant un petit trou circulaire, sous charge de traction ou de compression. Contrairement aux métaux, les concentrations de contraintes et les réductions de résistance dues aux trous sont extrêmement difficiles à prévoir, même en utilisant les méthodes d'analyse par éléments finis (FEA) les plus récentes. C'est pourquoi les essais d'entaille continuent d'être utilisés pour déterminer expérimentalement ces réductions de résistance.
Développée pour la première fois par Boeing, cette méthode est devenue de loin la méthode d'essai par trou ouvert la plus populaire. Un trou de 0,25 pouce de diamètre est percé au centre d'une éprouvette de 12 pouces de long sur 1,5 pouce de large. Une charge de cisaillement et d'extrémité applique une force de compression.
Bien qu'elle ne soit pas aussi populaire que la méthode d'essai Boeing, la méthode d'essai de compression à trou ouvert Northop utilise une éprouvette nettement plus petite, ce qui permet d'économiser du matériau. Un trou de 0,25 pouce est standard pour les deux tests.
Dispositifs d'essai de compression après impact
L'endommagement dû à des défauts non contrôlés est depuis longtemps une préoccupation lorsqu'on travaille avec des matériaux composites fragiles. Trois groupes différents (Boeing, Airbus et NASA) ont développé des méthodes d'essai pour quantifier ces dommages, consistant en un événement d'impact spécifique suivi d'une charge de compression dans le plan jusqu'à la rupture.
La méthode CAI de Boeing utilise un stratifié (généralement) quasi-isotrope de 6 pouces de long, 4 pouces de large et environ 0,2 pouce d'épaisseur. Un appareil d'impact à poids tombant endommage localement le stratifié, qui est ensuite testé jusqu'à la rupture par compression. Les quatre bords de l'échantillon sont simplement soutenus par l'appareil pendant l'essai.
La méthode d'essai CAI d'Airbus est similaire à celle de Boeing, mais elle est définie en unités S.I.. En outre, le montage d'Airbus comprend des vis pour pousser de force les plaques de support contre l'échantillon d'essai. Cependant, les conditions limites effectives de l'éprouvette sont toujours "simplement supportées", comme pour le montage de Boeing.
Beaucoup moins utilisé que les dispositifs de Boeing ou d'Airbus, le dispositif CAI de la NASA utilise une méthode similaire, mais avec des dimensions minimales de 10 pouces de long sur 7 pouces de large. Après l'impact, la largeur est ramenée à 5 pouces. C'est ce besoin d'éprouvettes plus grandes qui a motivé le développement de la méthode CAI de Boeing.
Bien qu'ils ne soient pas aussi largement utilisés, d'autres montages d'essai, tels que ceux définis dans les méthodes d'essai du programme F-22 de Lockheed Martin, peuvent être fournis à un coût qui n'est pas sensiblement supérieur à celui des montages plus largement utilisés.
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