Brevet FR2023870A1 — publié le 19700821

La présente invention concerne une machine destinée aux essais physiques de matières solides. Les procédés utilisés couramment pour déterminer les caractéristiques physiques, par exemple la résistance à la traction, les modules et la résistance à des flexions répétées de matières solides telles que le caoutchouc et les matières plastiques entraînent en général l'utilisation d'un échantillon de la manière sous la forme d'une bande plate qui est serrée à ses extrémités et ensuite soumise à une contrainte appliquée. Les dispositifs de serrage utilisés jusqu'ici présentent certains inconvénients; par exemple, si l'on applique une pression de serrage insuffisante, l'échantillon est susceptible de glisser librement pendant l'essai et si l'on applique une pression excessive, l'échantillon peut se rompre aux extrémités trop serrées. On remédie à ces inconvénients dans la machine selon la présente invention pour essais de matières. De plus, la mise sous charge et la suppression de la charge appliquée aux échantillons peut être réalisée rapidemont et ceci constitue un autre avantage par rapport aux machines comportant des moyens de serrage classiques, en particulier quand la machine est destinée à recevoir un grande nombre d'échantillons pour procéder à des essais simultanés. La machine pour essais selon l'invention est d'un type comportant des moyens pour la fixation de l'une ou des deux extrémités d'un échantillon allongé de la matière étudiée tandis que l'échantillon est soumis à une contrainte appliquée, et -est caractérisée en ce que les moyens pour maintenir au moins une extrémité de l'échantillon comportent une menotte avec une douille destinée à recevoir une extrémité d'épaisseur accrue de l'échantillon et à maintenir ladite extrémité pour empêcher le retrait de l'échantillon dans une direction longitudinale et en ce qu'elle comporte des moyens pour limiter les mouvements latéraux de l'échantillon par rapport à la douille pendant qu'il est soumis à un essai.La douille part d'une surface du corps de la menotte en se dirigeant vers l'intérieur et comporte à l'intérieur du corps une cavité agrandie, telle qu'une dimension transversale de ladite cavité soit supérieure à la dimension correspondante de la douille à la surface du corps de ladite menotte. Dans une forme de réalisation préférée, la cavité agrandie de la douille est constituée par un alésage traversant le corps de la menotte, et une encoche, parallèle à l'axe de l'alésage, symétrique par rapport à cet axe, et dont la largeur est inférieure au diamètre de l'alésage, part de la surface du corps de la menotte pour aboutir dans l'alésage. Une douille de cette forme est destinée à servir sur un échantillon dont la partie d'épaisseur accruc est constituée par un bourrelet de section transversale sensiblement circulaire, à l'extrémité d'une bande plate. L'échantillon est introduit par le coté dans la douille. Une telle douille peut être ouverte aux deux extrémités ou seulement à une extrémité. Dans le cas d'une menotte comportant une douille ouverte sur le côté, les moyens pour limiter les déplacements latéraux de l'échantillon quand il est en cours d'essai peuvent être avantageusement des moyens, par exemple un collier ou une bande amovibles, destinés à recouvrir tout au moins partiellement le ou les catés ouverts de la douille une fois que l'échantillon a été mis sous charge. Si, comme c'est en général le cas, la menotte a une section transversale circulaire, le collier peut avoir la forme d'un cercle incomplet et tourner de manière à mettre à découvert ou à fermer l'ouverture latérale de la douille, à la demande. Une autre forme de menotte à utiliser avec un échantillon en forme de bande comportant une extrémité à bourrelet est un cylindre creux de diamètre légèrement supérieur au diamètre du bourrelet et comportant, dans le sens de sa longueur,uae encoche de largeur légèrement supérieure à l'épaisseur de la bande. On peut alors introduire l'échantillon dans une menotte de ce type en faisant glisser le bourrelet dans le cylindre de manière que l'échantillon en forme de bande dépasse à travers l'encoche. Les déplacements latéraux de l'échantillon peuvent titre limités en fermant les extrémités du cylindre avec des plaques-couvercle une fois que l'échantillon a été mis sous charge. Une autre forme de menotte comprend des organes en deux moitiés, une cavité intérieure ayant été ménagée dans une ou les deux moitiés de telle manière que, lorsque celles-ci sont assemblées, la menotte comporte une douille ayant la forme désirée. Lorsqu'on s'en sert, on peut munir cette menotte d'un manchon qui maintient les deux moitiés de la tige exactement alignées l'une par rapport à l'autre. Une telle menotte convient pour l'utilisation avec des échantillons dont la surface a une forme quelconque en projection, et elle peut être réalisée de façon à entourer complètement l'extrémité de l'échantillon, si bien que les moyens pour limiter les déplacements latéraux de l'échantillon constituent une partie intégrante du corps de la menotte. La machine selon l'invention comporte de préférence une menotte telle que décrite ci-dessus pour maintenir chaque extrémité d'un échantillon à essayer mais, si on le désire, une extrémité de l'échantillon peut être fixée de cette manière tandis que l'autre est serrée de manière connue. Le procédé de fixation mis en oeuvre sur une machine selon l'invention est applicable à tous les essais mécaniques de matières solides dans lesquels on a recours à la fixation de l'une ou des deux extrémités d'un échantillon soumis à un effort de traction ou à un effort de cisaillement qui lui est appliquée Ce procédé est particulièrement intéressant quand la contrainte appliquée à l'échantillon est cyclique et quand les propriétés physiques de l'échantillon changent pendant l'essai, par exemple lorsque l'échantillon se ramollit de façon appréciable quand la température s'élève, comme c'est le cas pour de nombreux caoutchoucs et matières plastiques. La machine peut être. une variante d'un modèle existant de machines pour essais mécaniques des matières, les dispositifs de serrage classiques étant remplacés par des menottes du type décrit ci-dessus. Les machines qui peuvent être modifilées de cette manière sont : 1) les machines utilisées pour des mesures de déformation en fonction des contraintes, par exemple le plastomère Allache décrit dans le document "Rubber and Plastics Age", 1962, 43, 1254; les tensomètres Houndsfield du type "extensomètre enregistreur automatique pour le caoutchouc" "Automatic Recording Extensometer for Rubber" Tensometer Ltd., Croydon (1962); les appareils Instron pour essais de tractions "The Instron Ensile Tester" par H. Hindman and G. Burr, Instron upplication Series, Instron Ltd; 2) les machines conçues pour la mise en oeuvre d'essais faisant intervenir l'exposition d'échantillons sous contrainte à une attaque par l'ozone, par exemple la machine pour essais dynamiques Ross "Book of ÂSTM Standards (1966) 28e partie, page 496; 3) les machines utilisées pour les essais faisant intervenir des mesures de torsion effectuées sur des bandes; et 4) les machines pour les mesures de fatigue (voir par exemple Thomas A.G., J. Polymer Science 1958, 31, 467; Gent. A.G., Lindley P.B. et Thomas A.G., J. Appl. Polymer Sci. 1964, 8, 455; Lake G.J. et Lindley P.B., J. Appel.Polymer Sci. 1964, 8, 707) et comprenant la machine De Mattia pour essais de flexion décrite dans 11 ouvrage "Physical Testing of Rubbers" par J.R. Scott, pages 135-6 (1965). La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en élévation de la menotte. La figure 2 est une vue en plan d'un collier de serrage. La figure 3 est une vue en pertpertive de la menotte, l'échantillon à étudier étant mis en place. La menotte selon l'invention comprend un corps cylindrique 1 avec un alésage diamétral 2 qui débouche sur la surface 3 d'extrémité du corps par une encoche 4 de largeur inférieure au diamètre de l'alésage 2. La partie du corps de la menotte qui contient l'alésage 2 est de diamètre inférieur à celui de rebords adjacents 5 du corps, pour pouvoir loger un collier de serrage 6. La largeur de l'ouverture 7 du collier de serrage est légèrement supérieure au diamètre de l'alésage 2. Une douille taraudée 8 ménagée dans la partie terminale 9 du corps de la menotte permet de fixer la menotte à une tige 10 faisant partie de la machine d'essai. Une éprouvette 11 ayant la forme générale d'un haltère aplati avec un bourrelet cylindrique 12 à chaque entré~ mité est représentée sur la figure 3. L'épaisseur de cette bande entre ses extrémités est un peu inférieure à la largeur de l'encoche 4 et le diamètre du bourrelet 12 est légèrement inférieur au diamètre de l'alésage 2. Aprbs avoir fait tourner le collier de serrage 6 jusqu'à ce que l'ouverture 7 soit à l'alignement avec une extrémité de l'alésage 2, l'éprouvette est introduite par le côté dans la douille. On fait ensuite tourner le collier de serrage 6 pour recouvrir les extrémités de la douille. REYENDICAUIONS 1 tachine destinée aux essais physiques des matières solides, du type comportant des moyens pour la fixation de l'une ou des deux extrémités d'un échantillon allongé de la matière, tandis que ledit échantillon est seu- mis à une contrainte appliquée, caractérisée en ce que les moyens pour fixer au moins une extrémité de l'échantillon comprennent une menotte avec une douille destinée à receveir une extrémité d'épaisseur accrue de l'échantillon et à maintenir ladite extrémité de manière à empêcher le retrait de 11 échantillon dans une direction longitudinale, et en ce qu'elle comporte des moyens pour limiter les mouvements latéraux de l'échantillon par rapport à la douille pendant qu'il est soumis à un essai. 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la douille est constituée par un alésage ménagé à travers le corps de la menotte et une encoche, parallèle à l'axe de l'alésage, symétrique par rapport à cet axe et dont la largeur est inférieure au diamètre de l'alésage, partant d'une surface dn corps de la menotte pour aboutir dans l'alésage, tandis que les moyens pour limiter les mouvements latéraux de l'échantillon consistent en des moyens pour recouvrir tout au moins partiellement le ou les catés ouverts de la douille une fois que l'échantillon a été mis sous charge. 3.-Machine selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'elle comporte une. menotte pour la fixation de chaque extrémité de l'échantillon de matière à essayer. 4.- Procédé de détermination des propriétés physiques d'une matière solide, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un échantillon allongé de la matière à étudier, dont au moins une extrémité comporte une partie d'épaisseur accrue, à mettre en place ladite extrémité dans la douille d'une menotte faisant partie d'une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, et à permettre l'échantillon à des essais. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière solide est un caoutchouc. 6,- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une contrainte cyclique est appliquée à l'échan- tillon et en ce que la propriété à mesurer est la résistance à la fatigue.