Anneau concentrique (équibiaxial) Flexion Compression

L'essai de flexion-compression équibiaxiale est une méthode d'essai des matériaux utilisée pour évaluer la résistance d'un échantillon à la flexion sous une charge multidirectionnelle. Contrairement aux essais de flexion uniaxiale, qui appliquent une force le long d'un seul axe, cette méthode répartit uniformément la contrainte dans deux directions perpendiculaires, ce qui donne une mesure plus réaliste de la performance d'un matériau en service.

Elle est particulièrement utile pour les matériaux fragiles tels que les céramiques, le verre et les composites avancés qui peuvent se rompre soudainement sans déformation plastique importante. En reproduisant les contraintes combinées que l'on trouve dans les applications réelles, le test offre une évaluation plus précise de la résistance, de la sensibilité aux défauts et de la durabilité du produit.

L'approche la plus largement utilisée pour les essais de compression équibiaxiale par flexion est la méthode de l'anneau concentrique. Un échantillon circulaire est supporté par un anneau extérieur et chargé par un anneau intérieur concentrique plus petit. Cette configuration génère un moment de flexion uniforme sur l'échantillon, ce qui permet aux ingénieurs de mesurer la résistance à la flexion isotrope.

Procédure étape par étape

• Préparation de l'échantillon - Découpez le matériau en un disque circulaire de 25 à 100 mm de diamètre, d'une épaisseur contrôlée. Veillez à ce que les bords soient lisses et exempts de défauts.
• Conditionnement - Stockez et préparez les échantillons dans un environnement contrôlé, généralement à 23°C ± 1°C et 50 % ± 2 % d'humidité relative, conformément aux normes en vigueur.
• Installation de l'équipement - Centrer l'échantillon sur l'anneau de support, en s'assurant qu'il est stable et aligné avec précision.
• Application de la charge - Appliquez une force à travers l'anneau de chargement intérieur à un taux constant, généralement dans la plage définie par la norme pertinente (pour les céramiques, la norme BS EN 843-1 spécifie environ 1 mm/min).
• Collecte des données - Enregistrez la force maximale subie avant la rupture. Calculez la résistance à la flexion équibiaxiale en utilisant les dimensions de l'échantillon et la charge appliquée.
• Analyse - Comparez les résultats aux exigences des spécifications ou aux valeurs de référence pour évaluer les performances du matériau.

La méthode de l'anneau concentrique est particulièrement adaptée pour tester la résistance isotrope, ce qui en fait un outil important de contrôle de la qualité pour les matériaux de haute spécification.

Des normes internationalement reconnues garantissent la précision, la répétabilité et la comparabilité des résultats. Les références les plus courantes sont les suivantes

• BS EN 843-1 - Essais mécaniques des céramiques avancées, y compris les méthodes de flexion équibiaxiale.
• ASTM D790 - Propriétés de flexion des plastiques.
• ISO 178 - Détermination des propriétés de flexion des plastiques sous une charge définie.

Ces normes définissent les dimensions des échantillons, le conditionnement environnemental, les taux d'application de la charge et les méthodes de calcul.

Les essais de flexion-compression équibiaxiale sont utilisés lorsque la fiabilité des matériaux sous contrainte multidirectionnelle est essentielle.

• Automobile - Essais de disques de frein en céramique, de panneaux de carrosserie en matériaux composites et de pièces en polymères avancés pour garantir les performances sous des charges variables.
• Aérospatiale - Évaluation de la céramique des pales de turbines, des panneaux composites de fuselage et des matériaux de protection thermique.
• Industrie de la céramique - Évaluation de la vaisselle, des isolateurs et des céramiques techniques en termes de sensibilité aux défauts et de durabilité.
• Construction - Tester le verre architectural, les carreaux et les produits en pierre pour en vérifier la sécurité et les performances structurelles.

Exemple : Dans la production de marqueurs routiers en céramique, des essais de flexion équibiaxiale ont révélé un défaut de fabrication qui provoquait une fissuration prématurée sous charge. L'ajustement du processus de cuisson a permis d'améliorer la résistance à la flexion d' environ 20 %, réduisant ainsi les défaillances en service.

Mecmesin conçoit et fabrique des équipements de précision pour les essais de compression flexion équibiaxiale conformes aux normes, y compris la méthode de l'anneau concentrique. Nos systèmes associent une conception mécanique robuste à des logiciels de contrôle et d'analyse avancés.

Les bancs d'essai motorisésOmniTest et MultiTest-dV, associés au logiciel VectorPro, offrent les avantages suivants

• Une mesure de charge de haute précision avec une résolution de 0,1 N
• Mesure du déplacement avec une résolution de 0,01 mm
• Contrôle de la vitesse programmable pour une conformité totale avec la norme BS EN 843-1 et d'autres normes
• Des montages à anneau concentrique personnalisables pour un alignement précis de l'échantillon
• Saisie automatique des données, analyse et rapports pour les audits de qualité et la traçabilité

Ces systèmes sont polyvalents et permettent d'effectuer des essais sur toute une gamme de matériaux, des céramiques avancées aux stratifiés composites.

Les essais de compression flexion équibiaxiale par la méthode de l'anneau concentrique constituent un outil puissant pour évaluer la résistance des matériaux sous des contraintes réalistes et multidirectionnelles. Il est particulièrement important pour les matériaux fragiles et de haute performance pour lesquels les marges de sécurité et la détection des défauts sont critiques.

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