Curva de cinco puntos

El ensayo de flexión en cinco puntos es un método especializado para evaluar el comportamiento mecánico de los paneles estructurales, en particular su resistencia a las fuerzas cortantes planas. Este método evalúa las propiedades de cizalladura por rodadura de un panel, que son fundamentales para comprender cómo se comportará bajo cargas reales.

En la configuración de cinco puntos, la muestra de ensayo se apoya en tres puntos desde abajo, con dos puntos de carga aplicados desde arriba. Esta configuración crea una zona definida de esfuerzo cortante dentro del núcleo del panel, lo que permite a los ingenieros medir cómo se comportan los materiales cuando se someten a flexión y cizallamiento simultáneamente.

Este método se utiliza mucho en sectores en los que son habituales los paneles sándwich, los compuestos laminados y las estructuras unidas, como la industria aeroespacial, la construcción, la automoción y la ingeniería naval. Al conocer el comportamiento de un material en estas condiciones de carga, los ingenieros pueden diseñar productos con factores de seguridad y durabilidad adecuados.

La norma ASTM D2718 establece los procedimientos para realizar ensayos de cizalladura planar en paneles estructurales utilizando el método de flexión en cinco puntos. Proporciona orientación sobre las dimensiones de las probetas, los índices de carga, las configuraciones de los vanos de apoyo y el modo de interpretar los datos para garantizar la precisión y la repetibilidad.

Las áreas clave cubiertas incluyen:

• Preparación de la probeta: espesor del panel, precisión de corte y requisitos de acondicionamiento a la humedad.
• Configuración del ensayo: espaciado de los soportes, posición de los puntos de carga y alineación de los dispositivos.
• Aplicación de la carga: velocidad de carga, precarga y requisitos de captura continua de datos.
• Informes de datos: cálculo de la tensión y el módulo de cizallamiento, y presentación de las propiedades de cizallamiento de la rodadura en un formato coherente.

El cumplimiento de la norma ASTM D2718 garantiza que los resultados sean coherentes, comparables y adecuados tanto para fines de ingeniería como normativos. Está ampliamente reconocido para la evaluación comparativa del rendimiento de cizallamiento planar en productos de madera de ingeniería, laminados compuestos y paneles sándwich.

Preparación de las muestras

• Cortar las probetas según las dimensiones normalizadas especificadas en ASTM D2718.
• Asegúrese de que las superficies sean lisas y no presenten defectos que puedan afectar a los resultados.
• Acondicionar las probetas en un entorno controlado para estabilizar la temperatura y el contenido de humedad.

Montaje de la fijación

• Disponer tres soportes inferiores con igual espaciado.
• Colocar dos puntos de carga superiores a medio camino entre los soportes inferiores.
• Comprobar la alineación para asegurarse de que la carga se distribuye uniformemente por toda la anchura de la probeta.

Ejecución del ensayo

• Montar la probeta sin inducir tensión previa.
• Aplique la carga a la velocidad especificada en los dos puntos superiores.
• Registre la fuerza y la deflexión de forma continua hasta que se produzca el fallo o se alcance el límite de carga requerido.

Captura y análisis de datos

Utilice equipos de medición de fuerza de alta precisión para obtener lecturas exactas.

Calcule la resistencia al cizallamiento y el módulo de cizallamiento utilizando las fórmulas de ASTM D2718.

Las cargas de ensayo típicas oscilan entre unos cientos de newtons para laminados compuestos finos y varios kilonewtons para paneles estructurales más gruesos. Las longitudes y los diámetros de los rodillos se seleccionan en función del grosor y la rigidez de la probeta.

El ensayo de flexión en cinco puntos es una herramienta esencial para el control de calidad y el desarrollo de productos en varios sectores:

• Construcción - Pruebas de resistencia al cizallamiento planar de paneles de aislamiento estructural (SIP), madera contrachapada y tableros de virutas orientadas (OSB).
• Aeroespacial - Medición de las propiedades de cizallamiento del núcleo en paneles sándwich de nido de abeja para estructuras de fuselaje y alas.
• Automoción: evaluación de paneles compuestos adheridos en conjuntos de chasis y componentes interiores.
• Marina - Garantizar que los paneles de polímero reforzado con fibra mantienen la integridad estructural bajo cargas de cizallamiento.

Al verificar la resistencia al cizallamiento antes de la instalación, los fabricantes reducen el riesgo de fallos en servicio y pueden optimizar la selección de materiales en cuanto a rendimiento y coste.

Mientras que el ensayo de flexión en cinco puntos está diseñado para evaluar el cizallamiento planar, otros métodos de flexión abordan diferentes comportamientos mecánicos:

• Ensayo de flexión en tres puntos - Aplica una carga en un único punto central, ideal para la resistencia a la flexión pero menos adecuado para aislar los efectos del cizallamiento.
• Ensayo de flexiónen cuatro puntos - Utiliza dos puntos de carga sin la base central de tres apoyos, ofreciendo una flexión uniforme pero no optimizada para la medición del cizallamiento planar.

Ventajas del ensayo de flexión en cinco puntos:

• Aísla las propiedades de cizallamiento dentro del núcleo de los paneles sándwich o laminados.
• Reduce las tensiones de flexión concentradas en comparación con la flexión en tres puntos.
• Proporciona resultados más representativos de los materiales sometidos a flexión y cizalladura combinadas en servicio.

Los resultados precisos dependen de una configuración correcta y de procedimientos coherentes:

• Análisis carga-deflexión - Identificar el punto inicial de fallo por cizallamiento y determinar los valores del módulo.
• Resistencia al cizallamiento: calcúlela a partir de los valores de carga máxima ajustados a la geometría de la probeta.
• Módulo de cizallamiento: determinar a partir de la pendiente de la región lineal inicial de la curva carga-deformación.

Mejores prácticas para la precisión:

• Utilizar dispositivos rígidos con una separación precisa entre rodillos para minimizar la variabilidad del ensayo.
• Calibrar periódicamentelas células de carga y los transductores de desplazamiento.
• Mantener un acondicionamiento ambiental constante para todas las probetas.
• Evitar fallos prematuros causados por desalineación o defectos superficiales.

Mecmesin proporciona sistemas de ensayo de precisión totalmente compatibles con la norma ASTM D2718, ofreciendo resultados precisos y repetibles para la evaluación de cizalladura planar.

Sistemas preparados para las normas

Los bastidoresOmniTest y MultiTest-dV, combinados con células de carga de alta resolución, garantizan el pleno cumplimiento de los requisitos ASTM.

Dispositivos personalizables

Desde pequeñas muestras de laboratorio hasta paneles de producción a escala real, Mecmesin puede suministrar plantillas configurables y soportes de rodillos adaptados a las dimensiones de las muestras y a los requisitos de carga.

Software integrado

El software VectorPro permite a los ingenieros:

• Capturar datos de fuerza-deformación en tiempo real.
• Realizar cálculos automatizados de la resistencia al cizallamiento y el módulo.
• Generar informes profesionales para el control de calidad y la documentación de conformidad.

Combinando mecánica de precisión, software avanzado y diseño adaptable de útiles, Mecmesin proporciona datos fiables para la toma de decisiones de ingeniería.

Si desea asesoramiento sobre la implementación del ensayo de flexión en cinco puntos en su laboratorio o proceso de producción, contacte con el equipo técnico de Mecmesin. Nuestros especialistas pueden recomendarle los equipos, dispositivos y procedimientos adecuados para satisfacer sus requisitos de ensayo y garantizar el cumplimiento de la norma ASTM D2718.