Dispositif d'essai de flexion à trois et quatre points (ASTM D790, 6272, 7264)

Modèle n° WTF-FL (acier inoxydable)

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Fig. 1 : Dispositif d'essai de flexion à trois et quatre points

Ce dispositif d'essai de flexion, illustré aux figures 1 et 2, est conçu pour tester les matériaux en flexion à trois et quatre points. Avant 1997, une norme ASTM, l'ASTM D790, couvrait les deux modes de chargement. Toutefois, depuis 1997, seule la charge en trois points est incluse dans la norme ASTM D790 (référence 1), et une nouvelle norme ASTM a été créée pour la charge en quatre points, à savoir la norme ASTM D6272 (référence 2). Ces deux normes relèvent de la compétence du comité ASTM D20-Plastiques. En 2006, le comité D30-Composites de l'ASTM a publié une nouvelle norme spécifique aux composites, l'ASTM D7264, intitulée "Flexural Properties of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites" (Propriétés de flexion des composites à matrice polymère renforcée par des fibres), qui inclut à la fois la charge à trois et à quatre points (référence 3).

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Fig. 2 : Vue des différents composants du dispositif de flexion.

Les normes ASTM D790 et D6272 recommandent un rapport longueur/épaisseur de l'échantillon de 16:1, bien que des rapports de 32:1, 40:1 et 60:1 soient autorisés pour des matériaux spécifiques. L'ASTM D7264 recommande un rapport de 32:1, mais autorise également l'utilisation d'autres rapports. Pour une éprouvette typique de 0,1 pouce d'épaisseur et un rapport longueur de portée/épaisseur couramment utilisé de 16:1, cela correspond à une portée de support de 1,6 pouce, avec un dépassement supplémentaire d'au moins 10 % (0,25 pouce minimum) de l'éprouvette à chaque extrémité, tel que spécifié dans les normes.

Pour s'adapter à différents types de matériaux, d'épaisseurs d'échantillons et de rapports entre la longueur et l'épaisseur de la portée, la longueur de la portée du support du montage modèle WTF-FL est réglable en continu sur toute la gamme des longueurs de portée jusqu'à 8 pouces. Des graduations sont gravées sur la base pour faciliter le réglage de la longueur de portée souhaitée, qui s'effectue en faisant glisser chacun des supports d'échantillons dans les positions requises. Ces supports d'échantillons sont ensuite solidement maintenus en place en serrant les vis à tête cylindrique par le dessous. La tête de chargement à quatre points peut être réglée de la même manière, jusqu'à une portée maximale de 6 pouces. Elle comporte également des graduations gravées qui facilitent le réglage de la longueur souhaitée de la portée de chargement. Pour le chargement en quatre points, on utilise généralement un chargement en troisième ou en quart de point, bien que la norme ASTM D7264 n'autorise que le chargement en quart de point.

Tous les supports et points de chargement sont des cylindres en acier trempé de 10 mm de diamètre et de 2,5 pouces de long, maintenus dans des rainures par de petits ressorts à chaque extrémité. Cela permet de les faire pivoter et de les remplacer facilement si nécessaire. D'autres longueurs de portée de chargement et de support et d'autres diamètres de cylindre peuvent être fournis sur demande. Par exemple, des cylindres de chargement de 4 mm, 6 mm et 10 mm de diamètre sont également couramment utilisés. Par exemple, les normes ASTM D790 et D6275 spécifient des cylindres de 4 mm et 10 mm de diamètre.

La partie supérieure et la base du dispositif de flexion sont dotées d'un trou fileté de 1"-14 à utiliser pour le fixer à la machine d'essai. 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 inclus dans l'appareil.

Des dispositifs de flexion spéciaux peuvent également être conçus et fabriqués. Un tel exemple est illustré à la figure 3. Ce dispositif de chargement en trois points, à portée de support entièrement réglable, possède des cylindres de support qui sont libres de rouler sur leurs surfaces de support plates lorsque l'éprouvette fléchit sous la charge. Ce dispositif est également conçu pour que des cylindres interchangeables de différents diamètres puissent être utilisés. Bien que les cylindres de support roulant ne soient pas exigés par la plupart des normes, cette option est disponible, si vous le souhaitez.

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Fig. 3 : Dispositif de flexion en trois points entièrement réglable avec supports de cylindre et cylindres de chargement et de support interchangeables avec adaptateurs en option (les cylindres de 3, 6,4, 10 et 12 mm de diamètre sont représentés).

FL-Supports roulants 1

Fig. 4 : Dispositif de flexion en trois points entièrement réglable avec supports de cylindre à roulement avec adaptateurs en option.

FL Rolling Support-Closeup

Fig. 5 : Gros plan d'un cylindre de support roulant typique.

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Fig. 6 : Configurations à petite échelle des dispositifs de fixation à trois et quatre points pour tester les os de souris.

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Fig. 7 : Dispositif de flexion à trois points en superalliage de nickel, à portée réglable, utilisé pour les essais à haute température.

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Fig. 8 : Dispositif miniature de flexion à quatre points à portée fixe (portée de support de 4 mm et portée de charge de 2 mm).

Il est également possible de fournir des dispositifs de flexion de la portée réglables par vis, similaires à la  Dispositif de cisaillement pour poutre courte et le Dispositif de flexion à longue poutre.

Sources d'informations supplémentaires :

1) 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).

2) 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).

3) 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).