ASTM D790 Essai de flexion 3 points Plastique
La norme ASTM D790 décrit une méthode d'essai servant à déterminer les propriétés de flexion des plastiques non renforcés et renforcés, des matériaux composites à fibres à haut module et matériaux d'isolation. Les résultats d'essai typiques selon ASTM D790 sont le module de flexion, les contraintes et allongements à la limite d’élasticité, la résistance à la flexion et l'allongement de rupture en flexion. Les essais sont utilisés pour les plastiques semi-rigides et rigides, ils sont cependant réalisés jusqu'à un allongement à la flexion de 5% maximum.
Autres normes pour l’essai de flexion sur matières plastiques et composites à fibres:
- La norme ASTM D6272 - Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending décrit une méthode en quatre points dans laquelle la contrainte de flexion maximale se produit entre les pannes de flexion dans une zone dépourvue de contrainte de cisaillement.
- L’ISO 178 - Plastiques - Détermination des propriétés de flexion décrit également l'essai de flexion en trois points, mais avec un contenu technique différent.
- In der ISO 14125 - Composites plastiques renforcés de fibres - Détermination des propriétés de flexion définit des méthodes d'essai en trois et quatre points pour les matériaux composites renforcés de fibres.
Objectif & Valeurs caractéristiques Réalisation de l'essai Formes éprouvette & Dimensions Mesure de la force & Fléchissement Vitesses d’essai Logiciel d'essai Automatisation FAQ Téléchargements Demander conseil
ASTM D790: Objectif et valeurs caractéristiques
L’essai de flexion en 3 points selon ASTM D790 des méthodes de caractérisation, normalisées, classiques pour plastiques rigides et semi-rigides. Les propriétés de flexion ainsi déterminées sont indispensables aux concepteurs, ingénieurs et fabricants pour s'assurer que le plastique utilisé répond bien aux exigences de l'application prévue.
Les résultats d’essai typiques selon ASTM D790 sont:
- Module de flexion: Le module de flexion est une mesure de rigidité du matériau et indique sa capacité à résister aux charges de flexion. L’ASTM D790 propose trois méthodes de calcul du module de flexion, qui donnent chacune des résultats différents:
- Module de tangente (module de Young)
Tangente, appliquée au point de la pente maximale dans le diagramme de contrainte-déformation - Module de sécante
Pente entre l'origine des coordonnées et un point fixe du diagramme de contrainte-déformation - Sehnenmodul (Chord modulus)
Pente entre deux points définis dans le diagramme de contrainte-déformation
- Module de tangente (module de Young)
- Résistance à la flexion: La résistance à la flexion donne une indication sur la charge maximale que le matériau peut supporter en flexion avant de casser.
- Contrainte de flexion pour un allongement à la flexion défini
- Contraintes de flexion et allongements en flexion à la limite d’élasticité et à la rupture de l'éprouvette
ASTM D790 Réalisation de l'essai
- Dans l’essai de flexion en trois points selon ASTM D790, une éprouvette parallélépipédique est placée sur deux appuis et déformée en continu, à l'aide d'une machine d'essai, par un poinçon de flexion placé au centre, à une vitesse d'essai définie, jusqu'à la rupture, mais au maximum jusqu'à un allongement à la flexion de 5%.
- La force exercée par le poinçon de flexion ainsi que le fléchissement de l'échantillon sous le poinçon de flexion sont mesurés pendant le processus de déformation.
- Le diagramme de force/fléchissement ainsi obtenu pourra lors être converti en diagramme de contrainte/déformation à l'aide des dimensions de l'éprouvette et de la distance entre appuis. Il est à noter cependant que les formules de calcul proposées par la norme s’appliquent exclusivement à la plage des petits fléchissements. C'est pourquoi l'essai de flexion selon ASTM D790 est limité à un allongement maximal en flexion de 5% dans le déroulement B.
ASTM D790 Tailles d’échantillon
Pour l’essai des plastiques selon ASTM D790, les échantillons sont fabriqués par moulage par injection ou sont prélevés par usinage mécanique sur des plaques, des panneaux ou pièces moulées.
- Pour les matières plastique moulées, l’ASTM D790 utilise en principe des échantillons de section de 3,2 mm x 12,7 mm et de longueur de 127 mm. Le rapport épaisseur-distance entre appuis, défini, de 16 donne une distance entre appuis de 51 mm. Pour les échantillons d'une épaisseur supérieure à 3,2 mm et inférieure à 1,6 mm, la norme spécifie en outre une série d’exigences supplémentaires.
- Pour l’essai des stratifiés durcissables, les échantillons pourront ainsi devoir être usinés à une épaisseur de 25,4 mm ou de 12,7 mm. Si la résistance au cisaillement est très faible par rapport à la résistance à la traction, le rapport épaisseur/appui devra de plus être augmenté à 32 voire à 40 pour éviter les ruptures par cisaillement.
- Les essais de matériaux composites fibreux à haute-résistance seront réalisés avec un rapport épaisseur/distance entre appuis de 16, 32 ou 40, en fonction du rapport résistance à la traction/résistance au cisaillement. Pour les matériaux fortement anisotropes, un rapport de 60 pourra même être requis pour une détermination correcte du module.
La mesure des dimensions éprouvette requiert un soin tout particulier. À cause de l'épaisseur quadratique utilisée pour le calcul de la contrainte de flexion, l'erreur de mesure suit également une fonction quadratique. Une erreur de mesure de seulement 0,1 mm dans une hauteur éprouvette de 3,2 mm entraînera ainsi une erreur de plus de 5 % dans la contrainte de flexion. C'est pourquoi l'épaisseur des éprouvettes est mesurée à l'aide d'une vis micrométrique qui remplit les exigences de la norme ASTM D5947.
ASTM D790: Mesure de la force et du fléchissement
La mesure de la force selon ASTM D790 doit intervenir dans la plage concernée avec une précision de ±1% de la valeur affichée. L’étalonnage requis pour ce faire du dispositif de mesure de la force s’effectue selon ASTM E4.
Selon l’ASTM D790, la mesure du fléchissement à mi-distance entre les appuis peut s’effectuer soit par la position de la traverse (type I), soit en mesure directe à l'aide d'un système de capteur de course séparé (type II):
- Pour la mesure de la position traverse, une précision correspondant à la classe B selon ASTM E2309 doit être respectée. Dans le cas de la mesure directe du fléchissement, la vérification sera effectuée selon l'ASTM E83, en respectant la classe B-2 pour la détermination du module et une classe C pour la détermination des autres allongements.
- Pour la mesure du fléchissement par la position de la traverse selon le type I, une correction automatique de la déformation propre du moyen d'essai est disponible via le logiciel d'essai testXpert. La courbe de déformation réelle du montage d'essai sera alors déterminée et enregistrée dans le logiciel d'essai.
ZwickRoell propose différents systèmes de capteurs de course de type II, qui remplissent ces exigences, mais se distinguent notamment par leurs offres de combinaison avec d'autres méthodes d'essai:
- Capteurs mécaniques pour essais de compression et de flexion, réalisés avec un bras de palpeur, placé directement sous l'échantillon
- Palpeurs de mesure pour l’utilisation avec les extensomètres mécaniques makroXtens et multiXtens.
- Dispositifs de mesure avec marquage pour l’utilisation des extensomètres optiques videoXtens
ASTM D790 Vitesses d’essai
Méthodes d'essai selon ASTM D790 et leur influence sur la vitesse d'essai:
- Pour les matériaux, qui cassent à de petits fléchissements, la méthode A avec un taux d’allongement de 0,01 min-1 sera la méthode préférée.
- Les matériaux, qui ne cassent pas ou qui ne présentent aucun point d’étirement jusqu’à un allongement de 5% seront testés selon la méthode B avec un taux d’allongement de 0,1 min-1, soit dix fois supérieur.
Cette indication signifie pour l'utilisateur que la vitesse d'essai à régler sur la machine d'essai devra être calculée en fonction de l'épaisseur de l'éprouvette et de la distance entre appuis, ou encore du rapport distance entre appuis/épaisseur de l'éprouvette. Cette fonction pourra être aisément enregistrée dans le logiciel d'essai testXpert afin d’automatiser le processus de calcul.
Pour un échantillon normalisé de dimensions 3,2 x 12,7 x 127 mm avec rapport d’appui de 16, la vitesse d’essai selon ASTM D790 est de:
- Selon méthode A: 1,4 mm/min
- Selon méthode B: 13,7 mm/min
Dispositifs de flexion 3 points pour ASTM D790
Les dispositifs de flexion décrits se caractérisent outre ou une précision dimensionnelle élevée par leur grande précision de positionnement. Les appuis doivent être très précisément alignés l'un sur l'autre ainsi que contre le poinçon de flexion. Les erreurs d'angle se traduisent dans le diagramme de contrainte-allongement par un „Pied de courbe“, pouvant fausser la détermination module de manière significative. Des appuis et jauges réglables simplifient notablement cette tâche. Des butées éprouvette au niveau des appuis simplifient le positionnement précis de l'éprouvette.
Avantages et caractéristiques du dispositif de flexion 3 points ZwickRoell
- Le dispositif de flexion de ZwickRoell permet de réaliser des essais jusqu'à des forces maximales de 20kN. Le fléchissement maximal est de 36 mm.
- La jauge d'écartement pour le réglage de l’écartement entre appuis et des butées d'éprouvette permet non seulement de configurer le dispositif de flexion pour les essais selon ISO 178, mais aussi selon ASTM D790.
- Les appuis sont réglables en distance et en angle. Ils peuvent être centrés à distance les uns des autres et par rapport au poinçon de flexion, et alignés très précisément dans l'axe d'appui.
- Les butées d’éprouvette du dispositif de flexion seront réglées et positionnées à l’aide de la jauge d'écartement.
Machines d’essai pour l’ASTM D790 Essai de flexion en trois points
Pour la réalisation de l’essai de flexion en 3 points selon ASTM D790, nos machines d’essai zwickiLine, ProLine et AllroundLine conviennent idéalement.
Des essais simples et sûrs selon l’ASTM D790 avec testXpert
Grâce au logiciel d'essais testXpert, les opérateurs deviennent rapidement opérationnels. Ils ne voient que les tâches qui leur sont attribuées et sont guidés pas à pas à travers l’essai selon ASTM D790.
- Toutes les grandeurs caractéristiques et réglages de l’ASTM D638 sont déjà enregistrés dans le Programme d'essai Standard. Pas à pas, le logiciel vous guide tout au long de l'essai.
- Les utilisateurs ne voient que les étapes, qu’ils doivent réaliser. Ceux-ci sont définis dans la gestion utilisateur.
- Les dimensions éprouvettes selon ASTM D790 sont directement transmises au logiciel d'essai grâce à la connexion du micromètre et du pied à coulisse numérique, ce qui permet de gagner du temps et d’éviter les erreurs.
- testXpert offre une efficacité maximale des essais. Vos essais sont jusqu’à 30% plus rapides.
Conserver une vue d’ensemble rapide et sans erreur
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- Grâce à l’accès centralisé à toutes les données d’essais via testXpert Analytics, une évaluation de toutes les grandeurs caractéristiques des différentes séries d’essais est possible. Même au-delà de la norme ASTM D790: Module de traction, module de flexion, résistance à la traction, résilience, taux de fusion et autres grandeurs caractéristiques peuvent être comparés et évalués de manière claire.
- Grâce à une simple évaluation à long terme, Trend Analysis détecte les écarts sur le long terme.
Essai de flexion 3 points automatisé selon ASTM D790
Votre personnel est fortement mobilisé, notamment lorsque le volume des éprouvettes est important. Un système d'essai pour l’essai automatisé des matières plastiques libère le personnel de laboratoire, qualifié, des tâches répétitives tout en vous conférant l’assurance de résultats d’essai reproductibles. Le personnel est disponible pour des tâches plus complexes telles que l'interprétation des données obtenues, les évaluations, l'évaluation de nouveaux matériaux ou les activités de recherche.
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Questions fréquemment posées sur l’ASTM D790
Les deux normes proposent une méthode de détermination des propriétés de flexion des plastiques, mais se distinguent par leur domaine d'application, la géométrie de l'échantillon et la réalisation de l'essai. Aussi, les résultats de ces essais ne peuvent-ils être comparés avec certitude. Lors des essais sur les plastiques, des différences sont notamment attendues eu égard aux dimensions de l’échantillon qui influencent la morphologie du matériau. D'autres facteurs résultent des différentes vitesses d'essai, ainsi que des différences en matière de détermination des valeurs de module.
La norme ASTM D790 décrit une méthode d'essai servant à déterminer les propriétés de flexion des plastiques non renforcés et renforcés, des matériaux composites à fibres à haut module et matériaux d'isolation. Les résultats d'essai typiques sont le module de flexion, les contraintes et allongements à la limite d’élasticité, la résistance à la flexion et l'allongement de rupture en flexion. Les essais sont utilisés pour les plastiques semi-rigides et rigides, ils sont cependant réalisés jusqu'à un allongement à la flexion de 5% maximum.
Les résultats des essais de flexion selon l'ISO 178 et l'ASTM D790 sur les plastiques sont similaires en termes d'ordre de grandeur, mais ne sont pas directement comparables. Les raisons sont des taux d'allongement différents lors de l'essai de flexion, des méthodes de calcul distinctes pour la valeur du module et des différences qui peuvent résulter de la fabrication des échantillons.
Les normes ISO sont élaborées sur la base d'un large consensus transnational, établi par des comités de normalisation internationaux. Ces comités sont composés d'experts, détachés des organismes nationaux de normalisation des pays participants. Les normes ASTM sont élaborées aux États-Unis au niveau national, l'ASTM international permettant la participation d'experts extérieurs aux États-Unis.
Le module de flexion est une mesure de rigidité du matériau et indique sa capacité à résister aux charges de flexion. La résistance à la flexion donne une indication sur la charge maximale que le matériau peut supporter en flexion avant de casser.
Selon l'ASTM D790 ainsi que dans l'ISO 178, la contrainte de flexion se calcule comme contrainte des fibres de bord de l'éprouvette au centre des appuis. La formule de calcul indiquée dans la norme est basée sur un cas de charge idéal. Les erreurs d’angle ou forces de frottement, au niveau des appuis, résultant d’une augmentation du fléchissement de l'éprouvette pendant l’essai de flexion ne sont pas prises en compte. La précision offerte par le calcul suffit uniquement aux faibles angles de flexion.
Les erreurs d'angle entre les appuis, ou entre les appuis et le poinçon de flexion, entraînent un contact en forme de point entre l'échantillon et l'outil d’essai au début de l'essai. L’échantillon se déforme en torsion, au fur et à mesure que la charge augmente, et atteint un support en forme de ligne. Ces déformations initiales sont visibles dans le diagramme de contrainte-déformation sous la forme d’un pied de courbe, c'est-à-dire d’une pente croissante dans la zone initiale. Les valeurs du module de sécante et du module de corde peuvent ainsi être considérablement influencées, cependant que le module de tangente selon ASTM D790 est moins sensible à cet effet.
