Brevet FR2253209A1 — publié le 19750627

La présente invention, qui résulte des recherches de Messieurs Joseph RANCH et Gérard VOLTANT, a pour objet un procédé et un appareillage pour la mesure de l'effort maximal subi par un élément durant une période donnée. Elle a trait au secteur des instruments pour la mesure des forces Il est souvent nécessaire de connaître quelle est, durant une période donnée, la valeur maximale de l'effort subi par un élément, tel qu'un câble de haubanage, unvsupport de pont suspendu, une barre d'un pont ou d'une construction métalliques. Ces efforts, de traction ou de compression, dépendent de facteurs multiples : vent, température, présence de neige, activité du terrain support par exemple. Il est connu de placer, sur un tel élément, un dynamometre enregistreur et de relever périodiquement le graphique que trace 5 t appareil . Ce dispositif présente l'inconvénient d'être fragile et peu fiable dans les conditions atmosphériques rigoureuses auxquelles il peut être soumis : projection d'eau ou de neige, vent, par exemple. De plus si, pour une raison d'accessibilité, il est impossible de relever et de changer le support de l'enregistrement à la fin d'une période, l'enregistrement est interrompu. Ltobjet de l'invention est un procédé pour la mesure de l1ef- fort maximal subi par un élément durant une période donnée, qui obvie 9 ces inconvénients. L'invention a pour autre objet un appareillage mettant ce procédé en oeuvre. Le procédé selon l'invention utilise la méthode de la bille Brinell. On applique l'effort & mesurer sur une bille Brinell de diamètre connu agissant sur une pastille de dureté connue durant la période donnée, puis l'on mesure le diamètre de l'empreinte obtenue sur la pastille et on en déduit la valeur maximale de la force ayant agi sur la bille durant la période de mesure, cette force étant égale à l'effort a déterminer. L'appareillage selon l'invention comprend une bille de Brinell et deux supports dont l'un contient la bille maintenue par une bride, l'autre contenant une pastille en un métal ou alliage métallique de dureté Brinell connue, ajustée de façon à glisser dans un logement pratiqué dans le support et maintenue par une bride fixée sur ce dernier. L'invention ainsi définie est expliquée à partir d'exemples illustrés par les figures jointes. Les figures 1 à 11 sont relatives à un premier exemple de réalisation. Les figures 1 et 2 sont des vues en perspective ; édiles représentent un cable dont la- tension maximale doit être déterminée : la figure 1 représente ce câble préparé pour le montage de l'ap- pareil de mesure, la figure 2 le représente muni de l'appareil. La figure 3 est une coupe partielle de l'appareil de mesure par un plan axial. Les figures 4, 5 et 6 représentent les deux supports bruts décalés de 900 par rapport à leur position de travail. La figure 4 est une coupe selon IV de la figure 5 qui est a son tour une coupe selon V de la figure 4. La figure 6 est une vue en plan. Les figures 7 et 8 représentent le support de' bille terminé, la figure 7 étant une coupe selon VII de la figure 8 qui est une vue en plan. Les figures 9 et 10 représentent la chemise de pastille terminée, la figure 9 étant une coupe selon IX de la figure 10 qui est une vue en plan La figure 11 est un exemple de courbe d'étalonnage de l'ap- pareil. Les figures 32 à 16 sont relatives à un deuxième exemple, plus élaboré, de réalisation. La figure 12 est une -vue~en plan de l'appareil, la figure 13 étant une coupe selon XIII de la figure 12. Les figures 14 à 16 représentent une couronne de l'appareil. la figure 14 est une élévation, la figure 15 une coupe selon XV de la figure 14, et la figure 16 une coupe selon XVI de-la figure 15. Sur ces figures, les mimes élements sont représentés par les memes reperes. Les exemples d'appareillage décrits sont destinés à la mesure de la tension maximale d'un cible durant une période donnée. Un premier exemple d'appareillage est intercalé (figures 1 et 2) entre deux cosses (1) et (2) du type "coeur" classique, s' in- terpénétrant à angle droit. Un cible (3) est passé autour de la cosse (1), une élingue (4) autour de la cosse (2). L'appareillage (5) comprend un support (6) et une chemise (7) dont l'extrémité extérieure (8) respectivement (9) est appliquée contre la cosse (1) ou (2) correspondante, et ajustée à la forme extérieure de cette dernière. La figure 3 représente le support et la chemise en position de fonctionnement, c' est-à-dire décalés de 900, tandis que les figures 4 et 5 les représentent non décalés et plus éloignés l'un-de l'autre que dans leur position de fonctionnement. On voit que les extrémités extérieures portent une entaille de forme torique coupée, prise dans un tore dont le rayon intérieur et le rayon du cercle générateur sont ceux de la surface torique qui limite latéralement et intérieurement la cosse. Pour que le support et la chemise soient en position de fonctionnement, il convient de faire tourner, dans la figure 5, le support (6) autour de son axe vertical. Le support (6) contient (figures 3, 7 et 8) une bille d'acier ou de carbure métallique (10) maintenue par une bride (11) fixée au support (6) par des boulons (12). La chemise (7) contient (figures 3, g et 10) une pastille (13) en un métal ou alliage métallique de dureté Brinell connue, ajustée de façon à glisser à frottement dans son logement (14) et maintenue par une bride (15) fixée au support (7) par des boulons (16). La bille (10) et la pastille (13) constituent la partie "travaillante" du dispositif et sont interchangeables. Après fixation du support (6) et de la chemise (7) sur les cosses (1 > et (2), par exemple au moyen d'un cordon de soudure, l'interpénétration des cosses l'une dans Il autre met en présence la bille (10) et la pastille (13). I1 est avantageux, afin d'assurer un alignement parfait de 1 'enseible, de prévoir, autour des deux supports, un capot cylindrique (17), constitué par deux demi-coquilles assemblées autour de deux noix cylindriques sans toutefois les bloquer, et permettant un déplacement uniaxial de la bille vers la pastille ou vice-versa. L'application d'une force F sur la bille (10) de diamètre D provoque, sur la pastille (13), la formation d'une empreinte en forme de calotte sphérique dont le diamètre d et la profondeur sont fonction de la dureté Brinell H du matériel testé. Comme la pastille est constituée en un métal ou alliage de dureté connue, on peut mesurer d et en tirer F par la formule : Un étalonnage permet de trouver la relation entre d et F pour chaque plage de mesures. La relation rappelée ci-dessus montre que le diamètre d'empreinte d croit directement avec la force appliquée F et inversement avec la dureté H du métal et le diamètre D des la bille. Un choix judicieux du diamètre de la bille (10) et de la dureté de la pastille (13) permet de couvrir une gamme de mesures importante, la précision de la mesure étant fonction du diamètre de l'empreinte ; ce diamètre est pris le plus grand possible afin de diminuer l'erreur relative de lecture, mais, comme la pente de la courbe donnant d en fonction de F diminue en meme temps, un compromis est à rechercher. Avec une bille de 25 mm de diamètre et une pastille en un alliage d'aluminium contenant environ 8% de zinc, 2% de cuivre et 2% de magnésium, de dureté Brinelil80, la sensibilité est de l'ordre de 2%, soit 2 kilonewtons pour 0,1 mm de diamètre d'empreinte pour des valeurs de F de l'ordre de 100 kilonewtons. La figure 11 représente la courbe d'étalonnage correspondante. On décrit la mise en oeuvre de l'appareillage en vue de la surveillance de la tension maximale d'un cable de haubanage (figures 1 et 2). L'extrémité d'ancrage du hauban (3) étant munie d'une boucle (18)., on intercale, entre cette boucle et le dispositif d'ancrage proprement dit, une élingue (4) permettant la mise en place de l'ensemble des deux cosses-coeur (1) et (2) munies de leur appareillage de mesure (5). Les boucles d'élingue et de hauban sont alors fermées après une mise en tension du cable par des serre-cEbles afin d'éviter toute rotation des dispositifs une fois mis en place. Une protection par graisse silicone par exemple peut être faite entre la bille et la pastille, avant mise en place du capot de centrage (17). Le dispositif est alors prêt à l'emploi : la tension ef fective du câble peut être déterminée aussitôt par une première mesure d'empreinte, avant surveillance de longue durée. Cette dernière comporte des mesures de diamètre "d1d'em- preinte, aux moments choisis par l'opérateur. A cet effet, on shunte la partie du hauban (3)-(4) comprenant l'appareil, par exemple au moyen d'un tire-fort (19), ou dLun treuil. On démonte les serre-csbles afin de libérer les cosses-coeur (1) et (2),puis on mesure le diamètre de l'empreinte au moyen d'une loupe micrométrique à 0,1 mm près.On remplace la pastille (13) par une pas tille neuve, pus on remonte 1'ensemble et on libere le cable. De la valeur du diamètre d'empreinte "d" on déduit la valeur maximale de la tension F du cible depuis la dernière mise en place de l'appareil, soit par le calcul, soit en se reportant à un étalonnage préalable, tel que celui qu'illustre la figure fl. Ce premier apparaillage s'applique à la -mesure de la ten sion d'un cabale, dans le cas où la valeur de cette tension n'est pas suffisante pour déformer de façon appréciable les cosses-coeur (1) et (2). Il peut également servir à mesurer un effort de compres sion : il suffit de le monter en sens direct, chaque élément at taquant l'appareillage du c6té où il est place, et non en sens inverse, comme c'est le cas pour la mesure d'un effort de traction, selon la figure 3. L'extrémité extérieure (8) respectivement (9) du support (6) et de la chemise (7) présente une forme correspon dant à celle de l'extrémité des éléments entre lesquels l'ap pareillage est à placer. Un deuxième exemple d'appareillage, plus élaboré, s'applique à la mesure- destensionsde cables dans le cas de valeurs importantes, suffisantes pour déformer les cosses-coeur. Cet appareillage (20) est compris dans un capot (21) muni de deux découpures (22) et (23), perpendiculaires, destinées à permettre le passage des cables (24) et (25). Dans ce capot est fixée, par des boulons (26), une première couronne (27) que représentent plus particulièrement les figures 14, 15 et 16. Le bord de cette couronne constitue un logement semi-toroidal tronqué (28) destiné à recevoir le cable f25). Cette couronne porte, suivant son plan de-symétrie, une saignée (29) de section rectangulaire. Des fermoirs (30) peuvent être prévus afin de maintenir le cable dans son logement.Une deuxième couronne (31),dont le bord constitue un logement semi-toroidal tronqué (32) destiné à recevoir le cabale (24), porte, suivant son plan de symétrie, une saignée (33) de section rectangulaire : cette couronne est identique à la couronne (27), sauf en ce qu'elle ne comporte pas de boulons analogues aux boulons (26-) , elle est glissée dans la saignée (29), les plans de symétrie des deux couronnes étant perpendiculaires et les parois extérieures de chacune glissant sur les parois de la saignée de l'autre. Dans cette position, les fonds (34) de la saignée (29) et (35) de la saignée (33) sont parallèles et se font face. Ces deux fonds portent, l'un la bille (10), l'autre la pastille (13). Dans l'exemple représenté, le fond (34) de la saignée (29) de la couronne (27) porte une chemise (36) qui y est vissée , cette chemise porte une perforation cvlindrique dans laquelle la pastille (13) est introduite sans reu Le fond (35) de la saignée 33) de la couronne (31) porte un support (37) muni d'un logement sphérique (38) pour la bille (lo). Cette dernière est maintenue par une bride (39) vissée sur le fond (35). Ce dispositif s'utilise exactement comme celui qui a été décrit en premier lieu. La couronne (31' peut glisser librement dans la saignée (29) pratiquée dans la couronne (27) : la tension du chable (24-25)se traduit donc intégralement par un effort exercé par la bille (lo) sur la pastille (13) : du diamètre de l'em- preinte dans cette dernière on déduit, comme il a été expliqué à propos du premier exemple, la tension maximale qu'a subie le cable depuis la mise en place de la pastille. L'appareillage s'applique à la mesure de la valeur maximale de la traction d'un cible : haubans, cable-support de pont ou de pilier suspendu, cable de pare-avalanche, et à la mesure de la valeur maximale de l'effort de traction ou de compression auquel est soumis tout élément de construction métallique. REVENDICATIONS 1) Un procédé pour la mesure de l'effort maximal subi par un élément durant une période donnée, par la méthode de la bille Brinell, caractérisé en ce que l'on applique l'effort à mesurer sur une bille Brinell de diamètre connu agissant sur une pastille de dureté connue durant la période donnée, puis que l'on mesure le diamètre de l'empreinte obtenue sur la pastille et que l'on en déduit la valeur maximale de la force F ayant agi sur la bille durant la période de mesure, cette force étant égale à l'effort à déterminer. 2) Un appareillage mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1, comprenant une bille de Brinell (10) et caractérisé par un support (6) et une chemise (7), le support (lO) maintenue par une bride (li), la chemise (7) contenant une pastille (13) en un métal ou alliage métallique de dureté Brinell connue ajustée de façon à glisser dans un logement (14) pratiqué dans la chemise (7),et maintenue par une bride (15) fixée sur cette dernière. 3) Un appareillage selon la revendication 2, destiné à la mesure de l'effort de traction maximal d'un cible (3) et intercalé entre deux cosses (1) et (2) du type coeur s'interpénétrant à angle droit, le cible (3) étant enroulé autour de la cosse (1) et une élingue (4) autour de la cosse (2), appareillage caractérisé en ce que les extrémités extérieures (8) respectivement (9) du support (6) et de la chemise (7) sont appliquées contre la cosse correspondante (1) respectivement (2) et ajustées à la forme ex térieure de ces dernières. 4) Un appareillage selon la revendication 2, destiné à mesurer l'effort de traction maximal d'un cible (24) - (25), caractérisé par deux couronnes (27) et -(31) dont chacune est munie, à sa périphérie, d'un logement semi-torotdal tronqué (28)respectivement (32) pour cable, et comporte, selon son plan de symétrie, une saignée (29) - (33), chacune de ces deux couronnes, montées perpendiculairement, pouvant glisser dans la saignée pratiquée dans l'autre, le fond de l'une des saignées portant la bille Brinell (lo), celui de l'autre portant la pastille (13).