Brevet FR2350595A1 — publié le 19771202

La présente invention concerne une machine appartenant au secteur technique des machines d'épreuves des fils métalliques pour béton armé, et plus précisément, des épreuves de flexion rotative. La machine communément utilisée pour les épreuves en flexion rotative, c'est-à-dire dans lesquelles l'éprouvette de fil est assujettie à la fois à subir une flexion et à tourner sur elle-même, est la machine dite de Wôhler. Dans une telle machine, l'éprouvette, en l'occurence un morceau de fil droit, est serréà l'une de ses extrémités dans un mandrin de tour à axe horizontal et procurant la rotation de l'éprouvette sur ellemême et, à l'autre extrémité, porte un poids déterminé contraignant ltéprouvette à fléchir en lui imposant une sollicitation verticale par l'intermédiaire d'un roulement à billes calé sur le bout de 1' éprouvette. Cette machine a deux inconvénients D'une part, elle impose un moment de flexion maximal dans la région très limitée de l'encastrement et donc une épreuve quasi ponctuelle et,d'autre part, les forces alternatives localisées dans cet encastrement, et par conséquent l'effet de fatigue qui en résulte, sont difficiles à analyser. Au contraire, le dispositif constitutif de la machine, selon l'invention, procure un effet de "flexion simple" dite aussi "circulaire1 le long d'une fraction notable de la longueur de l'éprouvette rotative, sans aucun encastrement. Le long de cette fraction de sa longueur, l'éprouvette prend la forme d'un arc de cercle à rayon constant et déterminé. Le long de cet arc de cercle1 la fatigue est aussi constante et on peut aisément analyser les corrélations existant entre les sollicitations imposées à- 11 éprouvette et la rupture par fatigue0 Pour décrire valablement le dispositif de la machine, selon l'invention, il faut décrire séparément les moyens pour obtenir la flexion circulaire dans un intervalle notable de la longueur L de L'éprouvette et, d'autre part, les moyens de faire tourner 1' éprouvette sur elle en même qui soient compatibles avec la mise flexion circulaire et permettent la mise en place facile de l'éprouvette sur la machine. Le moyen d'obtenir la flexion circulaire est une généralisation du dispositif "à quatre appuis" par lequel on obtient ce type de flexion sur une pièce prismatique droite, mais en général relativement peu chargée, et avec un rayon de courbure très grand, dispositif permettant l'analyse et le calcul des sollicitations subies par une telle pièce et se prêtant à des épreuves de flexion non rotative. La description de ce dispositif se réfère à une pièce prismatique droite de longueur L, placée horizontalement sur deux appuis 1 et 1' localisés symétriquement à une distance L' l'un de l'autre, peu inférieure à L. Sur la pièce prismatique, on place deux autres appuis 2 et 2', symé- triquement localisés à une distance L" l'un de l'autre, avec la condition L" L' L.Si on impose aux appuis 2 et 2' deux charges verticales égales il se produira en I et 1' deux forces identiques aux forces imposées par les appuis 2 et 2', ces quatre forces constituant deux couples antisymé- triques égaux en valeur absolue et, dans ces conditions, la pièce prismatique présentera une figure de déformation circulaire entre les appuis 2 et 2'. Par généralisation de ce dispositif, un des buts de l'invention est d'obtenir, sur une éprouvette de fil élastique et sur une fraction nota ble de sa longueur, une figure de déformation en arc de cercle en appliquant à l'éprouvette, vers les deux extrémités de l'éprouvette L, deux couples égaux en valeur absolue et antisymétriques; mais, de plus, il faut définir des moyens techniques tels que la constitution des quatre appuis soit compatible avec la mise en rotation de l'éprouvette sur elle mimez Une fois cette condition réalisée, et quand le fil tourne en étant fléchi en flexion simple, chaque génératrice du fil subit des sollicitations alternatives cycliques et l'on peut calculer la valeur du rayon de courbure dans l'intervalle 2 - 2' en fonction des valeurs maximales des sollicitations cycliques, du module d'élasticité et du diamètre du fil. Par exemple, pour un fil d'acier subissant une valeur maximale a cyclique de 100 kg par mm , le rayon de courbure sera de l'ordre de 100 fois le diamètre du fil. On peut aussi calculer la valeur des couples en fonction du rayon de courbure, du diamètre du fil et de son module d'élasticité. Dans l'exploitation normale de la machine, on n'impose pas la valeur des couples mais le rayon de courbure, afin d'obtenir une certaine valeur des sollicitations maximales cycliques. Alors le nombre-de tours entrainant la rupture est un nombre paramètrique mesurant la fatigue intrissè- que du métal correspondant aux sollicitations imposées. Un des moyens de réalisation consiste à constituer chaque appui par un palier contenant un roulement à billes à rotule, ce palier étant fixé sur une platine générale en chacune des positions assignées aux appuis 1 - 2 - 2' - i'. Cette solution a l'inconvénient que le fil doit être enfilé successivement à travers les quatre roulements, ce qui est difficile pour des fils très durs et, de plus, il faut changer les roulements si l'on change le diamètre des fils d'éprouvette0 La solution la meilleure consiste à matérialiser chaque appui par le contact et la pression sur le fil d'un galet, c'est-à-dire un disque dont l'ase peut tourner librement sur un support pouvant âtre fixé lui- meme à volonté sur la platine générale de la machine.Le fil est nodal au disque au point de contact et roule ainsi sur sa périphérie. En chacun des appuis 1 - 2 - 1' - 2', on place un tel galet d'appui, les galets appuyant en 1 et 1' dans la direction du centre de courbure et en 2 - 2' dans la direction opposée. Pour tenir compte du fait que les éprouvettes de fil peuvent ne pas être tout i fait rectilignes avant de les placer sur la machine, des guides latéraux, fixes on mobiles, peuvent être placés près du fil, mais cela peut être réalisé d'une infinité de manières et devra entre considéré comme une disposition de règlage. A titre d'exemple de dispositif de guidage, chaque galet est dédoublé en deux galets identiques décalés de part et d'autre du plan de flexion et entrecroisés l'un par rapport à l'autre, de tell. sorte que le fil devra s'appuyer sur l'entrecroisement de ces deux galets, le fil se trouvant ainsi assujetti à rester dans le plan de flexion0 La rotation du fil sur lui-m#ie est réalisée par deux moteurs identi- ques tournant en synchronisme et respectivement couplés à chaque bout libre de l'éprouvette. Pour les fils de petit diamètre, un des moteurs peut être supprimé. L'arrêt immédiat des moteurs dès que le fil est cassé est obtenu par le moyen suivant Le fil placé sur la machine fait partie d'un circuit électrique et, quand il casse, la rupture de ce circuit provoque, au moyen d'un relais, la coupure du circuit d'alimentation des moteurs. Le nombre de tours que le fil a subi par l'effet de sa fatigue est alors affiché sur un compteur. L'invention est principalement destinée à faire partie de la structuration de l'ensemble des épreuves permettant d'assurer le contrôle et la réception des fils métalliques d'armatures de béton armé. Par ailleurs, elle peut être utilisée pour toutes études d'altération des caractéristiques mécaniques de ces fils, d'élimination de ces altérations et, en général, de toute étude de perfectionnement de la production de ces fils. REVENDICATIONS 1. Machine pour éprouver des fils métalliques en flexion rotative, caractérisée par le fait que l'éprouvette de fil est soumise sur une notable fraction de sa longueur à une flexion ?'simpl;e" dite aussi ttcirculaire tt g 2. Machine selon la revendication ?,caractérisée par le fait que l'éprouvette est soumise à chacune de ses extrémités B un couple, ces deux couples étant antiparallèles de façon qu'elle présente, sur une notable partie de sa longueur, une figure de déformtion en arc de cercle dans le plan de flexion simple. 3. Machine selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que les quatre appuis constituant la mise en flexio imple de l'éprou- vette sont compatibles avec la rotation de l'éprouve te sur elle-même 4. Machine selon les revendications 1, 2 et 3, G caractérisée par le fait que chacun des quatre appuis est formé par un @@lier à billes à rotule à travers lequel on enfile l'éprouvette de fil pour les mettre en place à travers les quatre appuis successifs, le positionnement des quatre paliers sur la platine plane de la machine étant déterminé pour réaliser la flexion circulaire et obtenir le rayon de courbure correspondant aux sollicitations maximales qu'on veut imposer au fil pendant sa rotation. 5. Machine selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que chaque appui est matérialisé par le contact et la pression d'un galet pouvant tourner librement sur un support pouvant être fixé luimême sur la platine générale de la machine1 le positionnement des quatre supports des galets étant déterminé pour réaliser la flexion circulaire et obtenir le rayon de courbure correspondant aux sollicitations maximales qu'on veut imposer au fil pendant sa rotation. 6. Machine selon l'ensemble des revendications 1,2,3 et 5, caractérisée par le fait qu'au point de contact du galet et du fil, celui-ci est normal au plan du galet et roule ainsi sur sa périphérie, les deux galets situés symétriquement vers les deux extrémités du fil exerçant leur pression dans le plan de flexion et dans la direction du centre de courbure de la flexion circulaire et les deux autres situés symétriquement vers le milieu de la longueur du fil exerçant leur pression dans le plan de flexion et dans la direction opposée au centre de courbure. 7. Machine selon l'ensemble des revendications 1,2,3,5,6, caractérisée par le fait que chaque galet est dédoublé en deux galets identiques décalés de part et d'autre du plan de flexion et entrecroi6és l'un par rapport à l'autre de sorte que le fil devra appuyer sur l'entrecroisement de ces deux galets, en sorte que le fil se trouve ainsi assujetti à rester dans le plan de flexions 8. Revendication selon les revendications I et 2, caractérisée par le fait que la rotation du fil sur lui-même est obtenue par un accouplement, à l'une au moins des extrémités du fil en position de flexion rotative avec un organe moteurs l'arrêt de la machine et l'affichage du nombre de tours ayant entrainé la rupture étant provoqué automatiquement par la rupture d'un circuit électrique dont fait partie le fil placé sur la machine.