Dispositif d'essai de résistance à poutres courbes (ASTM D6415)

Modèle n° WTF-CL (acier inoxydable)

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Fig. 1 : Présentation de l'éprouvette standard avec le montage d'essai et les adaptateurs optionnels.

Cette méthode d'essai peut être utilisée pour déterminer la résistance à la traction interlaminaire d'un composite unidirectionnel. L'ASTM D6415 (référence 1) indique qu'elle est utilisée pour déterminer la résistance d'une poutre courbe d'un matériau composite renforcé de fibres continues.

Le spécimen de poutre courbe consiste en deux jambes droites reliées par un coude à 90 degrés avec un rayon intérieur de 1/4", comme le montre la figure 1. L'éprouvette standard a une largeur de 1" et son épaisseur peut varier de 0,1" à 0,5" selon le matériau et le stratifié testés. Une contrainte de traction hors plan (à travers l'épaisseur) est produite dans la région incurvée de l'éprouvette lorsqu'un moment de flexion est développé dans l'éprouvette pendant l'application de la charge de compression.

La figure 2 montre un montage sans les adaptateurs optionnels, avec une éprouvette plus épaisse installée. L'échantillon est soutenu et chargé par des cylindres de 3/8" de diamètre montés sur des roulements à billes. Un trou fileté 1"-14 UNF est prévu en haut et en bas du dispositif, pour la fixation à la base et à la traverse de la machine d'essai. Une autre vue de l'appareil standard est présentée à la figure 3, pour mieux indiquer sa taille.

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Fig. 2 : Montage d'essai standard avec spécimen installé.

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Fig. 3 : Montage standard montré avec une règle à l'échelle.

Une force de compression est appliquée en contrôle de déplacement jusqu'à ce qu'une ou plusieurs délaminations se forment dans l'échantillon, comme indiqué dans la figure 4, provoquant la chute de la force appliquée. La norme ASTM D6415 donne les équations nécessaires pour calculer la résistance de l'échantillon.

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Fig. 4 : Échantillon défaillant

La figure 5 montre un dispositif spécial d'essai de résistance des poutres courbes, conçu avec des longueurs de support et de portée de charge réglables. Certaines normes autres que l'ASTM spécifient d'autres longueurs de portée de support et de chargement, ainsi que d'autres diamètres de cylindre de support et de chargement. Par exemple, la norme Airbus AITM1-0069 (référence 2) fait varier la longueur de la portée et le diamètre du cylindre en fonction de l'épaisseur de l'éprouvette, ce qui rend presque obligatoire l'utilisation d'un montage réglable.

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Fig. 5 : Dispositif spécial d'essai de résistance des poutres courbes avec support d'éprouvette et travées de chargement réglables.

Il arrive que des spécimens très larges doivent être testés. La figure 6 montre un montage avec un support d'éprouvette et des travées de chargement réglables, qui est également capable de tester des éprouvettes larges.

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une norme, le dispositif d'essai de pliage angulaire a également été utilisé. Ce dispositif est illustré à la figure 7.

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Fig. 6 : Dispositif spécial pour échantillons larges avec des portées de chargement et d'appui réglables.

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Fig. 7 : Dispositif d'essai de pliage angulaire

 Chaque jambe de l'échantillon de poutre courbe est serrée dans le dispositif de fixation, qui est ensuite chargé en tension par les bras en saillie, induisant un moment de flexion en même temps que la charge de traction.

Source d'information supplémentaire :

1) ASTM Standard D6415-06 (2013), "Standard Test Method for Measuring the Curved Beam Strength of a fiber-Reinforced Polymer-Matrix Composite", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (publié pour la première fois en 1999).

 

2) AITM1-0069, Issue 2, "Determination of Curved-Beam Failure Load", Airbus S.A.S, Engineering Directorate, Blagnac, France, décembre 2011.