Certaines propriétés dematériaux composites peut être déterminé par une large gamme d’essais mécaniques standard et non standard. Les tests courants incluent principalement la tension, la compression, la flexion, le cisaillement, l'impact et la fatigue. Les essais mécaniques des composites doivent utiliser un système d'essai de matériaux capable d'effectuer des essais en termes de contrôle de charge, de contrôle de déplacement et de contrôle de déformation.
Essai de traction uniaxiale (ASTM D638, ISO 527)
La formule de calcul de la contrainte (ζ) dans l'essai de traction uniaxiale est la suivante :
ζ = zone d'échantillonnage de chargement/matériau
La formule de calcul de la déformation (ε) est : ε=δl (changement de longueur)/l (longueur initiale)
La pente de la partie linéaire initiale de la courbe (E) est le module d'Young donné par :
E=(ζ2-ζ1)/(ε2-ε1)
Essai de pliage en 4 points (ASTM D6272)
Le test de flexion en quatre points fournit des données sur le module de flexion, la contrainte de flexion et la flexion. Ce test est très similaire au test de pliage en trois points. La principale différence est qu'en ajoutant une quatrième section de pont avant pour appliquer la charge, la section de pont entre les deux points de contrainte est sous tension maximale. Lors de l’essai de flexion en trois points, seule la partie de la poutre située sous le point de charge est sous tension.
Cette disposition facilite les tests de matériaux à haute rigidité, tels que les polymères infusés de céramique, où le nombre et la gravité des défauts sous contrainte maximale sont directement liés à la résistance à la flexion du matériau et à l'initiation des fissures. Contrairement à l'essai de flexion en trois points, l'essai de flexion en quatre points ne présente aucune force de cisaillement dans la zone située entre les deux broches chargées.
Test de rapport de pin (ASTM D3039)
Le coefficient de Poisson est l'un des paramètres les plus importants utilisés dans la conception structurelle où tous les changements dimensionnels dus aux forces appliquées doivent être pris en compte, en particulier pour les matériaux imprimés en 3D. Avec cette méthode de test, le coefficient de Poisson résulte uniquement de l'allongement provoqué par la contrainte uniaxiale.
Ce test est effectué en appliquant une charge à l'échantillon et en mesurant diverses propriétés de l'échantillon sous charge. Deux jauges de contrainte sont fixées à l'échantillon à 0 et 90 degrés pour mesurer les déformations transversales et linéaires. La relation entre la déformation transversale et la déformation linéaire donne le coefficient de Poisson.
Essai de compression à plat (ASTM D695)
Les propriétés d’impression des matériaux d’impression 3D sont très importantes lorsque le produit fonctionne dans des conditions de charge de pression. Les tests sont réalisés perpendiculairement au plan du panneau puisque l'âme est placée dans un sandwich structurel. Les méthodes d'essai liées à la pression nécessitent des conditions d'essai dans lesquelles une déformation est appliquée dans des conditions quasi statiques pour éliminer les effets de masse et d'inertie.
Test de compression Boeing BSS 7260 modifié : ASTM D695 et Boeing BSS 7260 modifié sont des spécifications de test permettant de déterminer la résistance à la compression et la rigidité des composites à matrice polymère à l'aide d'un dispositif d'essai de compression chargé. Dans cette méthode de test, des forces de compression sont introduites dans l’échantillon via le chargement final.
Essai de fatigue axiale (ASTM D7791, D3479)
ASTM D7791 décrit la détermination des propriétés de fatigue dynamique des plastiques sous chargement uniaxial. Chargement de traction (Méthode A) et chargement de non-compression d'éprouvettes de plastique rigide (Méthode B) d'éprouvettes de plastique rigide ou semi-rigide pour déterminer l'usinage, les conditions de surface, les contraintes, etc. Fatigue des plastiques renforcés et des composites soumis à un chargement uniaxial cyclique étendu Résistance aux chocs . Les résultats conviennent pour étudier la haute résilience des matériaux candidats.
Selon les normes ASTM, la fréquence de test recommandée est de 5 Hz ou moins et le test peut être effectué sous contrôle de charge/contrainte ou de déplacement/déformation. Cette méthode d'essai permet de générer des contraintes ou déformations en fonction des cycles et la limite de fatigue est caractérisée par la rupture de l'éprouvette ou par l'atteinte de 10E+07 cycles. Les niveaux de contrainte ou de déformation maximale et minimale sont définis par la relation R.
Test de flexion en trois points (ASTM D790)
Des tests de flexion en trois points peuvent être effectués pour comprendre la contrainte de flexion, la contrainte de flexion et la déformation des matériaux et composites thermoplastiques imprimés en 3D. L'éprouvette est chargée en position horizontale et la contrainte de compression apparaît en haut. section transversale et la contrainte de traction se produit à l’extrémité inférieure de la section transversale. Ceci est accompli en utilisant une tige ronde ou une surface incurvée pour soutenir l'échantillon par le bas.
Une tige ou un support à rayon approprié doit être fourni pour avoir un seul point ou ligne de contact avec l'échantillon. La tête ronde applique la charge sur la surface supérieure de l'échantillon. Si l'éprouvette est symétrique en section transversale, les contraintes maximales de traction et de compression sont égales. Cette géométrie et ce dispositif de test fournissent des conditions de chargement qui permettent à l'éprouvette de se rompre en traction ou en compression.
Pour la plupart des matériaux composites, la résistance à la compression est inférieure à la résistance à la traction et l'éprouvette se brisera au niveau de la surface de compression. Cette rupture en compression est associée au flambement local (microbouclage) de fibres individuelles.
En raison des propriétés anisotropes typiques des matériaux composites, l'un des principaux défis liés aux tests de ces matériaux est la nécessité de développer une variété de montages pour fournir diverses façons de tester le matériau dans différentes conditions.
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Heure de publication : 08 avril 2022
