Essai de Traction [PDF]

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Zitiervorschau

INTRODUCTION Les essais mécaniques sont des expériences dont le but est de caractériser les lois de comportements des matériaux (mécanique des milieux continus). La loi de comportement établit une relation entre les contraintes (pression=force/surface) et les déformations (allongement unitaire sans dimensions). Il ne faut pas confondre une déformation avec un déplacement ou une dilatation. Cependant, la déformation d'une pièce dépend de la forme de la pièce et de la manière dont sont exercés les efforts extérieurs sur cette pièce. Il faut donc normaliser les essais. Des normes définissent donc : la forme de la pièce dont est fait le matériau ; on parle d'éprouvette normalisée ; Comment sont exercés les efforts sur l'éprouvette ; on parle d'essai normalisé. Essais mécaniques classiques TRACTION DURETÉ RÉSILIENCE FATIGUE Caractéristiques mécaniques principales Résistance à la traction Caractéristiques d’élasticité Capacité d’allongement Résistance à la pénétration Résistance aux chocs Résistance à la fatigue (mouvement répété) Au moment de la conception d’une pièce, il est important de tester des échantillons du matériau que l’on souhaite utiliser pour connaître ses propriétés. Après la fabrication, afin de vérifier si le matériau de la pièce est conforme au cahier des charges, on en prélève des échantillons pour leur faire subir des essais mécaniques.

Essai de traction 1- But (OBJECTIFS) : Réaliser des expériences en laboratoire dans le but de : 

Visualiser et comprendre le comportement de divers matériaux en traction, en flexion et en torsion,

 

Déterminer les propriétés mécaniques des divers matériaux testés Vérifier les relations théoriques de la torsion et de la flexion permettant de calculer les contraintes et les déformations.

2- Shema du banc d’essai : Une machine de traction est constituée d'un bâti rigide qui comprend une traverse fixe à laquelle est fixée l'une des têtes de l'éprouvette; l'autre extrémité est fixée à une traverse mobile. 1.1 Description de la machine d’essai  - Machine d’essai



- Montage expérimentale



- Mesure des forces



- Mesure des déplacements et des déformations

3



- Acquisition des données.

Machines présentes au laboratoire 2.2 Description des échantillons

Lo longueur initiale So section initiale Do diamètre initial Eprouvettes conventionnelles:

avec (Do=20mm, Lo=100mm) ou (Do=10mm, Lo=50mm)

Types d’échantillons

Dimensions des différents types d’échantillons

3

Lu Lm l Épaisseur t

3- Graph et tableau de valeur A- tableau de valeur : chargé

F(t)

allongement Δl(mm)

3.75

7.5

7.5

8.5

11

12

12.5

11.5

10

0.06

0.12

1.4

4

12

18

24

29

32

B- Graph :

 Détermination après essai : Fm = charge maximale de l’essai Fe = charge apparente à limite d’élasticité Fu = charge ultime à l’instant de rupture Lu = Longueur ultime entre repères

3

e l'allongement relatif exprimé en % :

 L'essai de traction donne plusieurs valeurs importantes :  la limite élastique Re ou σe, qui sert à caractériser un domaine conventionnel de réversibilité ; Limite d'élasticité :

 La limite à la rupture Rm ou σm ; Résistance à la traction :

 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 . Allongement à la rupture :

Dans cette expression, Lo et Lf sont respectivement les longueurs initiales et finales après rupture.  Striction : 1. Le coefficient de striction :

Dans cette expression, So et Sf sont respectivement les sections initiales et finales après rupture. 2. L’allongement de striction :

Sf

section minimale de l’éprouvette après rupture.

 Le module de Young E, ou module d'élasticité longitudinale ; Module de Young, représenté par la pente de la courbe dans sa partie linéaire :

.

COURBE DE TRACTION

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La Contrainte : s = F / S0

unité : Pa

La Déformation : e = Dl / l0 S0 et l0 sont les caractéristiques initiales de l'éprouvette, Dl est son allongement. On trace alors la courbe : Contrainte en fonction de la déformation.

Courbe de traction d'un matériau ductile présentant un décrochement R contrainte / F Force Rm contrainte maximale avant rupture Re limite apparente d'élasticité e allongement relatif, usuellement noté ε Fm = charge maximale de l’essai Fe = charge apparente à limite d’élasticité

1. Le domaine de déformation élastique. L'éprouvette a un comportement élastique linéaire et suit la loi de HOOKE E est le module d'Young ou module d'élasticité.

s=E.e

2. Le domaine de déformation plastique. Dans ce domaine la déformation est irréversible : si l'on supprime la charge le matériau garde une déformation permanente. La courbe de traction passe par un maximum au delà duquel la contrainte diminue bien que l'allongement continue de croître. La déformation n'est alors plus homogène, elle est localisée dans la zone de striction (zone la plus mince de l'éprouvette).

 La limite d'élasticité Re ou Re = 0,2 (pour 0,2% de déformation) : contrainte à partir de laquelle le matériau s'écarte de la loi de HOOKE, apparition de la première déformation plastique.  La résistance à la traction Rm : contrainte maximale. Dans le cas des matériaux fragiles ( pas de déformation plastique), Re et Rm sont confondues.  L'allongement à la rupture A : c'est une mesure de ductilité car il est nul pour les matériaux fragiles.  La striction à la rupture Z : Z = (So-Su)*100 avec : So la section de l'éprouvette initiale Su la section de l'éprouvette après rupture

/ So

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