Pli en cinq points

L'essai de flexion cinq points est une méthode spécialisée pour évaluer les performances mécaniques des panneaux structuraux, en particulier leur résistance aux forces de cisaillement planes. Cette méthode permet d'évaluer les propriétés de cisaillement par roulement d'un panneau, qui sont essentielles pour comprendre comment il se comportera sous des charges réelles.

Dans la configuration à cinq points, le spécimen d'essai est soutenu en trois points par le bas, et deux points de charge sont appliqués par le haut. Cette configuration crée une zone de contrainte de cisaillement définie au cœur du panneau, ce qui permet aux ingénieurs de mesurer le comportement des matériaux lorsqu'ils sont soumis simultanément à la flexion et au cisaillement.

Cette méthode est largement utilisée dans les secteurs où les panneaux sandwichs, les composites stratifiés et les structures collées sont courants, notamment dans l 'aérospatiale, la construction, l'industrie automobile et l'ingénierie marine. En comprenant les performances d'un matériau dans ces conditions de charge, les ingénieurs peuvent concevoir des produits présentant des facteurs de sécurité et de durabilité appropriés.

La norme ASTM D2718 définit les procédures pour la réalisation d'essais de cisaillement plan sur des panneaux structuraux en utilisant la méthode de flexion à cinq points. Elle fournit des conseils sur les dimensions des échantillons, les taux de charge, les configurations des travées de support et la manière d'interpréter les données en termes de précision et de répétabilité.

Les principaux domaines couverts sont les suivants

• Préparation des échantillons - Épaisseur du panneau, précision de coupe et exigences en matière de conditionnement à l'humidité.
• Configuration de l'essai - espacement des supports, position des points de chargement et alignement des dispositifs.
• Application de la charge - Vitesse de chargement, préchargement et exigences en matière de saisie continue des données.
• Rapport de données - Calcul de la contrainte de cisaillement et du module, et présentation des propriétés de cisaillement par laminage dans un format cohérent.

La conformité à la norme ASTM D2718 garantit que les résultats sont cohérents, comparables et adaptés à des fins techniques et réglementaires. Elle est largement reconnue pour l'évaluation des performances de cisaillement planaire des produits en bois d'ingénierie, des stratifiés composites et des panneaux sandwichs.

Préparation des échantillons

• Couper les échantillons aux dimensions standardisées spécifiées dans la norme ASTM D2718.
• Veiller à ce que les surfaces soient lisses et exemptes de défauts susceptibles d'affecter les résultats.
• Conditionner les échantillons dans un environnement contrôlé pour stabiliser la température et la teneur en humidité.

Configuration de l'appareil

• Disposer trois supports inférieurs avec un espacement égal.
• Positionner deux points de charge supérieurs à mi-chemin entre les supports inférieurs.
• Vérifier l'alignement pour s'assurer que la charge est répartie uniformément sur la largeur de l'échantillon.

Exécution du test

• Monter l'échantillon sans induire de précontrainte.
• Appliquer la charge à la vitesse spécifiée aux deux points supérieurs.
• Enregistrer la force et la déflexion en continu jusqu'à la rupture ou jusqu'à ce que la limite de charge requise soit atteinte.

Saisie et analyse des données

Utiliser un équipement de mesure de force de haute précision pour obtenir des relevés exacts.

Calculer la résistance au cisaillement et le module de cisaillement à l'aide des formules de la norme ASTM D2718.

Les charges d'essai typiques vont de quelques centaines de newtons pour les stratifiés composites minces à plusieurs kilonewtons pour les panneaux structurels plus épais. Les longueurs de portée et les diamètres des rouleaux sont choisis en fonction de l'épaisseur et de la rigidité de l'échantillon.

L'essai de flexion à cinq points est un outil essentiel pour le contrôle de la qualité et le développement des produits dans plusieurs secteurs :

• Construction - Essai de cisaillement plan des panneaux structuraux isolés (SIP), du contreplaqué et des panneaux à copeaux orientés (OSB).
• Aérospatiale - Mesure des propriétés de cisaillement de l'âme des panneaux sandwichs en nid d'abeille pour les structures de fuselage et d'aile.
• Automobile - Évaluation des panneaux composites collés dans les assemblages de châssis et les composants intérieurs.
• Marine - S'assurer que les panneaux en polymères renforcés de fibres conservent leur intégrité structurelle sous une charge de cisaillement.

En vérifiant la résistance au cisaillement avant le déploiement, les fabricants réduisent le risque de défaillance en service et peuvent optimiser la sélection des matériaux en termes de performance et de coût.

Alors que l'essai de flexion cinq points est conçu pour évaluer le cisaillement plan, d'autres méthodes de flexion traitent de comportements mécaniques différents :

• Essai de flexion à trois points - Applique une charge centrale unique, idéale pour la résistance à la flexion mais moins adaptée pour isoler les effets de cisaillement.
• Essai de flexion à quatre points - Utilise deux points de charge sans la base centrale à trois supports, offrant une flexion uniforme mais n'étant pas optimisé pour la mesure du cisaillement plan.

Avantages de l'essai de flexion à cinq points :

• Isole les propriétés de cisaillement à l'intérieur de l'âme des panneaux sandwichs ou stratifiés.
• Réduit les contraintes de flexion concentrées par rapport à la flexion trois points.
• Fournit des résultats plus représentatifs pour les matériaux soumis à une combinaison de flexion et de cisaillement en service.

Des résultats précis dépendent d'une configuration correcte et de procédures cohérentes :

• Analyse charge-déflexion - Identifier le point de rupture initial en cisaillement et déterminer les valeurs de module.
• Résistance au cisaillement - Calculer à partir des valeurs de charge maximale ajustées à la géométrie de l'échantillon.
• Module de cisaillement - Déterminer à partir de la pente de la région linéaire initiale de la courbe charge-déflexion.

Meilleures pratiques pour la précision :

• Utiliser des montages rigides avec un espacement précis des rouleaux pour minimiser la variabilité de l'essai.
• Étalonner régulièrementles cellules de charge et les capteurs de déplacement.
• Maintenir un conditionnement environnemental cohérent pour tous les échantillons.
• Éviter les défaillances prématurées causées par un mauvais alignement ou des défauts de surface.

Mecmesin propose des systèmes de test de précision entièrement compatibles avec la norme ASTM D2718, offrant des résultats précis et répétables pour l'évaluation du cisaillement planaire.

Des systèmes prêts pour les normes

Les bâtisOmniTest et MultiTest-dV, associés à des capteurs de force haute résolution, garantissent une conformité totale avec les exigences de la norme ASTM.

Installations personnalisables

Des petits échantillons de laboratoire aux panneaux de production à grande échelle, Mecmesin peut fournir des gabarits configurables et des supports de rouleaux adaptés aux dimensions de l'échantillon et aux exigences de charge.

Logiciel intégré

Lelogiciel VectorPro permet aux ingénieurs de

• Saisir les données de force-déflexion en temps réel.
• Effectuer des calculs automatisés pour la résistance au cisaillement et le module.
• Générer des rapports professionnels pour le contrôle de la qualité et la documentation de conformité.

En combinant la mécanique de précision, les logiciels avancés et la conception d'outils adaptables, Mecmesin fournit des données fiables permettant de prendre des décisions d'ingénierie en toute connaissance de cause.

Pour obtenir des conseils sur la mise en place d'un test de pliage à cinq points dans votre laboratoire ou votre processus de production, contactez l'équipe technique de Mecmesin. Nos spécialistes peuvent vous recommander l'équipement, les dispositifs et les procédures adéquats pour répondre à vos besoins en matière de tests et garantir la conformité à la norme ASTM D2718.