Brevet FR2030022A1 — publié le 19701030

La présente invention a pour objet un procédé nouveau de liaison des ext ens ométres aux structures à étudier( étude de la résistance des matériaux); l'invention concerne également divers dispositifs pour l'application de ce procédé.Le procédé. est particulièrement applicable aux extensométres à fil résistant ou jauges de contrainte (strain-gages). Les jauges de contrainte. sont constituées d'éléments résistants; généralement des fils métalliques de faible diamétre, convenablement disposés et fixés sur un support isolant très mince. Cet ensemble, habituellement scellé sur la surface d'une structure à étudier, suit fidèlement les déformations de cette surface aussi bien en traction qu'han compression. Ces déformations entratTent-des allongements ou des accourcissements et des variations correspondantes de la section des éléments consti tuant les jauges de contrainte. Ces variations de leur longueur et, corrélativement de leur section engendrent des variations de la résistance électrique des jauges de contrainte.Ces varia tions de résistance électrique, mesurées, permettent, à l'aise d'un appareillage approprié, de remonter aux allongements ou accourcissements correspondants de la structure étudiée. L'usage des jauges est très répandu dans l'industrie lourde, par exemple: constructions de ponts, de bateaux, d'avions, de tputes sortes de machines et de pièces de machines et aussi dans les chemns de fer. Les jauges de contrainte sont, comme cela a été indiqué plus haut, habituellement scellées sur la surface de la structure à étudier; ce scellement est généralement obtenu par l'interné- diaire d'un ciment de faible module d' & sticité qui permet aux éléments de la jauge de contrainte de subir les tractions ou compressions appliquées à la structure Etudxiée. Ce ciment de liaison doit présenter de grandes propriétés a 'adhésivité tant sur la surface de la structure à étudier que sur le support de la jauge elle-meme. Ce mode de fixation des jauges de contrainte entralne, par principe, l'impossibilité de leur récupération pour une réutilisation éventuelle. Le procédé faisant l'objet de la présente invention permet l'étalonnage préalable dela jauge de contrainte, sa récupération après usage et sa réutilisation éventuelle en des points de mesure successifs. I1 permet, particulièrement en cas de nombre limité de canaux de mesure, l'utilisation a me msnie jauge de contrainte en divers points d'une même structure au cours d"Wn même programme de mesures. Le principe de l'invention est exposé ci-après: La liaison des éléments en présence; c'est-à-dire d'une part la structure à étudier, d'autre part la jauge de contrainte, est assurée par simple effet de contact, ce contact étant réalisé dans des conditions qui interdisent tout mouvement relatif des éléments en présence. La surface de la structure à étudief (g) est, au point où la jauge doit être mise en oeuvre (e), et si cela est nécessaire, conditionnée pour présenter par rapport au support de la jauge de contrainte un coéfficient de sottement de valeur élevée ou des caractéristiques lui assurant à l'échelle micrométrique une incrustation efficace dans ce support (incrustation par déformation -ou par pénétration); la jauge de contrainte est ensuite disposée en ce point, une pression appropriée lui étant appliquée pour assurer une liaison satisfaisante avec la structure à étudier. Quelques procédés de conditionnement de la surface de la struc ture à étudier peuvent être énoncés (tous ces procédés étant nouveaux dans leur application au but poursuivi): -stries micrométriques disposées en système de réseaux orthogonaux de définition appropriée, -fixation sur la structure d'une feuille extra mince de module d'élasticié approprié et dont la face devant se trouver en contact avec le support de la jauge de contrainte présentera ou un coéfficient de frottement convenable par rapport à ce support ou des caractéristiques lui assurant à l'échelle micrométrique et à haute définition une incrustation efficace dans ce support. -application par projection sur la surface de la structure d'un film de composants ayant les propriétés de la feuille mince faisans l'objet de l'alinéa précédent. Les dispositifs d'application à la jauge de contrainte de la pression nécessaire à sa-liai-son correcte avec la structure à étudier seront divers pour tenir compte des cas d'espèces de structure ou des conditions particulières des mesures. Un dispo- sitif du type serre-joint pourra être-employé dans tel cas particulier de mesure quasi statique et ne conviendra pas si des fréquences élevées à mestre interviennent. Une représentation schématique d'un dispositif d'application simple de la jauge de contrainte et présentant les mêmes garan ties de qualité de réponse que le procédé classique de fixation de la jauge par ciment fait l'objet de la figure I de la planche unique. La jauge de contrainte précâblée est disposée à l'intérieur d'une capsule en matière plastique (c) (ou métallique de faible module d'élasticit6); une cale élastique (b) ddépaisseur légèrement supérieure à la profondeur de la capsule est intercalée entre la jauge et le fond de la capsule. A la mise en place du dispositif la cale élastique est mise en compression pour permettre au bord (a) de la capsule d'être filé par collage sur la structure à étudier. La capsule assure la protection du dispositif de mesure. La récupération s'effectue au niveau Me aa'. La capsule peut être renouvelée à chaque opération si nécessaire. Une variante de ce dispositif fait l'objet de la figure 2 de la Planche unique. L'ensemble cale élastique+jauge de contrainte câblée peut être enlevé facilement du logement d pour être immédiatement installé en un point prééquipé d'un lotRment d' iden- time La pression appliquée par le ressort f peut être obtenue à partir de phénomènes magnétiques dans le cas où la matière con > - tituant la atructur à étudier se prote à l'application de ce procédé. Une variante du procédé peut entre obtenue en conditionnant le support de la jauge elle-meme. Ce support sera traité et compte tenu de sa nature, comme il a été indiqué précédemment pour la surface de la structure à étudier, ce conditionnement pouvent dSaill-eurs être obtenu à la fabrication. La surface de la structure sera alors traitée si nécessaire pour obtenir le coéfficient de frottement ou les caractéristiques d'incrustation convenables. Ce procédé peut s'appliquer également à la liaison aux struc- tures à étudier des extensométres mécaniques supprimant avantageusement par exemple les liaisons par pointes. L'exposé qui a été fait ci-dessus des divers procédés pour le conditionnement de la surface de la structure à étudier, pour le conditionnement éventuel du support de jauge, pour le maintien en position de travail des jauges de mesure de contrainte n'est pas limitatif, le principe de l'invention-restant la liaison par simple effet de contact sous pression appropriée de la jauge de contrainte et de a structure à étuder Industriellement le domaine d'application du procédé, compte tenu de ses possibilités d'adaptation, est lié au domaine d'utilisation des jauges de contrainte. Revendications: 10) L'invention à protéger consiste principalement en un procédé de liaison des jauges de contrainte aux structures à étudier (étude de la résistance des matériaux). Le principe du procédé est le suivant: la jauge de contrainte, sous la pression d'un système élastique quelconque, est applique sur la surface de la structure à étudier. Au point d'application de la jauge de contrainte la surface de la structure à étudier a été aménagée pour présenter un coéfficient de frottement convenable par rapport au support de la jauge ou des caractéristiques lui assurant sua 1' échelle micrométrique et à haute définition une incrustation efficace dans ce support (incruetation par déformation de surface ou par pénétration). Cela est obtenu soit par une structuration spéciale de la surface soit par l'adjonction d'un film extra mince d'un matériau approprié et fortement adhérent à la surface, La liaison jauge de contrainte structureà étudier est réaliF sée par effet de frottement ou d'incrustation, cet effet étant suffisant pour s'opposer à tout mouvement relatif du support de la jauge et de la structure à étudier. Cette liaison par effet de contact, de frottement, ou d'incrustation, sous pression appropriée constitué le procédé nouveau et définit les limites de la protection revendiquée.