SOMMAIREMODE OPERATIONNEL DES ESSAIS DETRACTION ET COMPRESSION AULABORATOIRE INTRODUCTION

I.ESSAI DE TRACTION1. DEFINITION1.1. EPROUVETTE DE TRACTION1.2. DEROULEMENT DE L’ESSAI2. RESISTANCE D’UNE PIECE SOUMISE A LA TRACTION2.1. RESISTANCE D’UNE PIECE DANS LE CAS GENERALII.ESSAI DE COMPRESSION1. DEFINITION ET PRINCIPE1.1. APPAREILLAGE1.2. EPROUVETTE2. MODE OPERATOIRE2.1. CALCUL ET EXPRESSIONS DES RESULTATS

CONCLUSION

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INTRODUCTION

Les essais mécaniques sont des expériences dont le but est de caractériser les lois de comportement des matériaux (mécanique des milieux continus). La loi de comportement établit une relation entre les contraintes (pression=force/surface) et les déformations (allongement unitaire adimensionnel). Il ne faut pas confondre une déformation avec un déplacement ou une dilatation. L’ingénieur mécanicien a besoin de connaître le comportement mécanique des matériaux pour les utilisés. Ce sont les essais mécaniques qui peuvent lui fournir ces données nécessaires. Elles sont tout d’abord indispensables pour la mise au point des procédés de mise en forme. Si, pendant longtemps, l’empirisme et l’habitude suffisaient pour mener à bien les opérations de laminage, de filage, d’extrusion, de forgeage, d’usinage, etc., l’augmentation de la dimension des demi-produits, les exigences accrues de qualité et de précision, les économies d’énergie à réaliser concourent à rendre nécessaires les calculs détaillés de ces diverses opérations. Il est évident qu’ils ne peuvent être menés à bien sans une connaissance précise des lois de comportement mécanique des matériaux faisant intervenir la vitesse de sollicitation et la température, ainsi que les interactions entre les propriétés mécaniques et les évolutions de la structure microscopique. C’est dans ce sens que dans cet exposé nous nous intéresserons aux essais de traction et de compression dans le but d’avoir une connaissance indéfectible sur la rhéologie des matériaux.

I.

ESSAI DE TRACTION

1) DEFINITION

Un essai de traction est une expérience mécanique qui permet de mesurer le degré de résistance à la rupture d’un matériau quelconque. Certains objets manufacturés doivent avoir un minimum de solidité pour pouvoir supporter les charges, le poids et bien d’autres efforts. L´essai de traction permet de caractériser les matériaux, indépendamment de la forme de l’objet sollicité, ou la performance d’un assemblage mécanique. Comme tout essai mécanique, l’essai de traction reproduit une sollicitation simple, donc éloignée des sollicitations réelles, mais facilement maîtrisables et reproductibles. Cet essai ou expérience consiste à placer une petite barre du matériau à étudier entre les mâchoires d’une machine de traction qui tire sur la barre jusqu’à sa rupture. On enregistre l’allongement et la force appliquée, que l’on convertit ensuite en déformation et contrainte. L’essai de traction donne plusieurs valeurs importantes :



le module de Young, E, ou module d’élasticité longitudinale, exprimé en mégapascals (MPa) ou en gigapascals (GPa) ;

 la limite d’élasticité (lorsqu’elle existe), Re, σe ou σy (yield stress), qui sert à

caractériser un domaine conventionnel de réversibilité ;

 la résistance à la traction Rm ou σm, qui définit la limite à la rupture ;



l’allongement à la rupture A, qui mesure la capacité d’un matériau à s’allonger sous charge avant sa rupture, propriété intéressante dans certaines applications ;



le coefficient de Poisson, qui chiffre la variation de volume induite par la déformation des matériaux dans le domaine élastique.

PROPRIETES DU MATERIAU ET GRANDEURS MESUREES

Grandeu r

Propriété

E

souplesse/rigidité : souple si E est faible, rigidité si E est élevé

Re

dureté :

mou si Re est faible, dur si Re est élevé

A

ductilité, malléabilité : fragile si A est faible, ductile et malléable si A est élevé

Fig1.Essai de traction terminé

1.1)

EPROUVETTE DE TRACTION On peut effectuer les essais sur un barreau cylindrique ou de section rectangulaire (éprouvette plate). L’éprouvette cylindrique permet d’avoir un système symétrique et un système d’accrochage simple (par vissage), l’éprouvette plate permet de voir ce qui se passe sur une face : apparition de lignes de glissement, forme des cristallites (métallographie), mesure de texture par diffractométrie X, etc. Les extrémités de l’éprouvette sont élargies, avec un congé, afin d’être sûr que la déformation plastique et la rupture auront lieu dans la partie centrale de l’éprouvette : les phénomènes de contact au niveau de la liaison à la machine sont complexes et ne représentent pas ce que l’on veut tester, on limite donc l’impact de l’essai sur ces zones. Les dimensions de l’éprouvette sont normalisées, ce qui n’interdit pas d’utiliser d’autres formes d’éprouvette si l’essai n’a pas besoin de répondre aux normes (par exemple dans le cadre de la recherche et du développement). Les éprouvettes cylindriques sont habituellement obtenues par tournage. Les éprouvettes plates peuvent être obtenues par sciage d’une tôle puis fraisage. Les éprouvettes sont fréquemment prélevées dans une pièce réelle ou un brut (lingot, tôle, profilé, …). Dans ce cas, l’endroit où l’éprouvette est prélevée, et la direction de prélèvement ont une importance : la matière est souvent hétérogène et anisotrope. Cela pose le problème de la représentativité de l’essai (échantillonnage).