Anillo concéntrico (equibiaxial) Flexión Compresión

El ensayo de flexión-compresión equibiaxial es un método de ensayo de materiales utilizado para evaluar la resistencia de una probeta a la flexión bajo carga multidireccional. A diferencia de los ensayos de flexión uniaxial, que aplican la fuerza a lo largo de un solo eje, este método distribuye la tensión uniformemente en dos direcciones perpendiculares, proporcionando una medida más realista del rendimiento de un material en servicio.

Es especialmente valioso para materiales frágiles como la cerámica, el vidrio y los compuestos avanzados, que pueden fallar repentinamente sin una deformación plástica significativa. Al reproducir las tensiones combinadas que se encuentran en las aplicaciones del mundo real, la prueba ofrece una evaluación más precisa de la resistencia, la sensibilidad a los defectos y la durabilidad del producto.

El método más utilizado para los ensayos de compresión por flexión equibiaxial es el método del anillo concéntrico. Una probeta circular se apoya en un anillo exterior y se carga a través de un anillo interior concéntrico más pequeño. Esta configuración genera un momento de flexión uniforme en toda la probeta, lo que permite a los ingenieros medir la resistencia a la flexión isotrópica.

Procedimiento paso a paso

• Preparación de la probeta - Corte el material en un disco circular, normalmente de 25 mm a 100 mm de diámetro, con un grosor controlado. Asegúrese de que los bordes sean lisos y no presenten defectos.
• Acondicionamiento - Almacene y prepare las muestras en un entorno controlado, normalmente a 23°C ± 1°C y 50% ± 2% de humedad relativa, de acuerdo con las normas pertinentes.
• Preparación del equipo - Centre la probeta en el anillo de soporte, asegurándose de que esté estable y alineada con precisión.
• Aplicación de la carga - Aplique la fuerza a través del anillo de carga interior a una velocidad constante, normalmente en el rango definido por la norma pertinente (para cerámica, BS EN 843-1 especifica alrededor de 1 mm/min).
• Recogida de datos - Registre la fuerza máxima sostenida antes del fallo. Calcule la resistencia a la flexión equibiaxial utilizando las dimensiones de la probeta y la carga aplicada.
• Análisis: compare los resultados con los requisitos de las especificaciones o los valores de referencia para evaluar el rendimiento del material.

El método del anillo concéntrico es especialmente adecuado para comprobar la resistencia isotrópica, lo que lo convierte en una importante herramienta de control de calidad para materiales de alta especificación.

Las normas reconocidas internacionalmente garantizan la precisión, repetibilidad y comparabilidad de los resultados. Entre las referencias comunes se incluyen:

• BS EN 843-1 - Ensayos mecánicos de cerámicas avanzadas, incluidos los métodos de flexión equibiaxial.
• ASTM D790 - Propiedades de flexión de los plásticos.
• ISO 178 - Determinación de las propiedades de flexión de los plásticos bajo una carga definida.

Estas normas definen las dimensiones de las probetas, el acondicionamiento ambiental, los índices de aplicación de la carga y los métodos de cálculo.

Los ensayos de flexión-compresión equibiaxial se utilizan siempre que la fiabilidad del material sometido a esfuerzos multidireccionales es crítica.

• Automoción - Ensayos de discos de freno cerámicos, paneles de carrocería de materiales compuestos y piezas de polímeros avanzados para garantizar el rendimiento bajo cargas variables.
• Industria aeroespacial: evaluación de cerámica para álabes de turbinas, paneles de fuselaje de material compuesto y materiales de protección térmica.
• Industria cerámica: evaluación de la sensibilidad a los defectos y la durabilidad de vajillas, aislantes y cerámica técnica.
• Construcción - Pruebas de seguridad y comportamiento estructural de productos arquitectónicos de vidrio, azulejos y piedra.

Ejemplo: En la producción de marcadores de carretera de cerámica, las pruebas de flexión equibiaxial revelaron un defecto de fabricación que provocaba grietas prematuras bajo carga. El ajuste del proceso de cocción mejoró la resistencia a la flexión en torno a un 20%, reduciendo los fallos en servicio.

Mecmesin diseña y fabrica equipos de precisión para ensayos de compresión por flexión equibiaxial conforme a normas, incluyendo el método de anillo concéntrico. Nuestros sistemas combinan un robusto diseño mecánico con un avanzado software de control y análisis.

Los bancos de ensayo motorizadosOmniTest y MultiTest-dV, junto con el software VectorPro, proporcionan:

• Medición de carga de alta precisión con una resolución de 0,1 N
• Medición del desplazamiento con una resolución de 0,01 mm
• Control de velocidad programable para el pleno cumplimiento de la norma BS EN 843-1 y otras normas
• Fijaciones de anillo concéntrico personalizables para una alineación precisa de la probeta
• Captura automática de datos, análisis y generación de informes para auditorías de calidad y trazabilidad

Estos sistemas ofrecen versatilidad para realizar ensayos en una amplia gama de materiales, desde cerámicas avanzadas hasta laminados compuestos.

El ensayo de compresión por flexión equibiaxial mediante el método del anillo concéntrico es una potente herramienta para evaluar la resistencia de materiales sometidos a tensiones multidireccionales realistas. Es especialmente importante para materiales frágiles y de altas prestaciones, donde los márgenes de seguridad y la detección de defectos son críticos.

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