Brevet FR2516244A1 — publié le 19830513

Procédé pour réaliser des recherches de fissures, et éprouvette pour la mise en oeuvre du procédé. La présente invention concerne un procédé pour réaliser des recherches de fissures, en particulier pour mesurer la longueur des fissures et/ou pour déterminer le progrès des fissures, dans des éprouvettes, des spécimens de matériaux ou des éléments de construction, procédé selon lequel la surface d'un emplacement de mesure sur l'éprouvette, ou analogue, est pré- traité et l'échantillon est ensuite soumis à une charge, l'emplacement de la mesure étant irradié par un dispositif d'éclairage, photographié par un appareil de prise de vues et reproduit à plus grande échelle sur un écran, ainsi qu'une éprouvette pour la mise en oeuvre du procédé. Selon un procédé connu pour réaliser des recherches de fissures et selon une éprouvette convenant à ce procédé, la surface de l'éprouvette est munie d'un poli poussé à l'empla- cement o la fissure est attendue Ceci est nécessaire pour reconnaître des fissures de surface de l'éprouvette sur un écran au moyen d'un dispositif d'éclairage et de prises de vue, et pour pouvoir ensuite les évaluer Les fissures peu- vent être si fines qu'on ne peut plus, ptar exemple, les reconnaître à l'oeil nu, en particulier dans des positions o ces fissures sont soulagées de la charge Le polissage de l'éprouvette prend par ailleurs du temps et est coûteux. Un objet de la présente invention est de simplifier le procédé connu et de proposer une éprouvette permettant de reconnaître la formation des fissures et l'élargissement des fissures sur l'écran du dispositif d'examen et de mesure d'une façon particulièrement bonne, ou de les appréhender de façon fiable dans un dispositif d'évaluation. Ce problème est résolu du fait que la surface de l'empla- cernent o s'effectue la mesure est recouverte, après un traitement mécanique, d'une mince couche d'une laque trans- parente qui se fissure en même temps que l'éprouvette, et du fait que tout en lui appliquant une charge, l'emplacement o s'effectue la mesure est irradié par un dispositif d'éclairage selon un angle d'incidence de la lumière grâce auquel on obtient une réflexion sensiblement totale sur la couche de laque. L'emplacement o s'effectue la mesure est irradié selon un angle d'incidence plat nui est d'environ 20 . En ce qui concerne l'éprouvette, le spécimen de matériau ou l'élément de construction utilisé pour des recherches de fissures et o la surface d'un emplacement de mesure a été soumis à un traitement préalable, la surface de cet emplace- ment de mesure est meulée et recouverte d'une mince couche de laque transparente, qui se fissure en même temps que l'éprou- vette L'épaisseur de la couche de laque est de quelques centièmes de millimètre En ce qui concerne la laque, on utilise une laque en matière synthétique. En recouvrant l'emplacement pré-traité o s'effectue la mesure au moyen d'une mince couche transparente d'une laque qui se fissure en même temps que l'éprouvette et en irradiant l'emplacement o s'effectue la mesure sous un angle par lequel on obtient une réflexion sensiblement totale sur la couche de laque, on peut obtenir une image particulièrement claire et contrastée de la fissure de surface sur l'écran La fissure apparalt alors claire sur un fond sombre Grâce à l'image nette de la fissure, on facilite en particulier la mesure de la longueur de la fissure et l'analyse du progrès de cette fissure. Le contraste visé est largement indépendant de l'élargis- sement de la fissure Quand les flancs de la fissure se ferment lorsqu'on retire la charge appliquée à l'éprouvette, la fissure reste cependant nettement visible Quand il s'agit d'une éprouvette ou analogue destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la surface de l'emplacement o s'effectue la mesure est meulé avant l'application de la mince couche de laque Cette opération est moins coûteuse que le polissage de l'emplacement de la mesure. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur le dessin dans lequel: la figure 1 représente un dispositif de mesure comprenant une éprouvette, le dispositif d'éclairage et l'appareil de prise de vues (vue latérale), la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une éprouvette o existe une fissure, la figure 3 est une vue de dessus d'un spécimen CT fissuré. Le dispositif ae mesure représenté en vue latérale à la figure 1 comprend une éprouvette (spécimen) 1 qui est dispo- sée d'une manière non représentée par exemple dans une machi- ne d'essai verticale et qui est soumise à une charge qui est par exemple dynamique L'application de la charge s'effectue, dans l'exemple représenté, dans le plan du papier, ou paral- lèlement au plan du papier et perpendiculairement à la ligne médiane représentée de l'éprouvette 1 En ce qui concerne l'éprouvette, il s'agit d'un spécimen dit CT (compact et sous tension) destiné à des recherches mécaniques de fissures. Mais d'autres types d'éprouvettes, de spécimens de matériaux, d'éléments de construction ou analogues peuvent également être soumis aux essais. L'éprouvette 1 comprend sur la surface 2 à tester une 2 U mince couche de laque transparente 3 Sur la machine d'essai est aménagé de façon appropriée un dispositif d'éclairage 4 au moyen duquel est irradié un emplacement 5 de l'éprouvette o s'effectue la mesure L'angle D (entre la surface 2 de l'éprouvette et l'axe du dispositif d'éclairage 4),sous lequel la lumière provenant du dispositif d'éclairage tombe sur l'emplacement 5 o s'effectue la mesure doit être choisi de manière que la lumière irradiée soit revoyée, dans la mesure du possible, totalement par la couche de laque Il s'est avéré avantageux que l'angle d'incidence ( de la lumière soit d'environ 200 La direction d'incidence de la lumière par rapport à la fissure que l'on attend est détermi- née de manière que la lumière tombe approximativement trans- versalement, c'est-à-dire selon un angle d'environ 900, sur la fissure On obtient ainsi une image particulièrement nette de la fissure L'angle d'incidence X de la lumière, la direction d'incidence de la lumière ainsi que l'intensité de la lumière peuvent être des éléments qui sont choisis et rendus optimaux par l'opérateur de manière que la surface 2 de l'éprouvette 1-apparaisse sur l'écran aussi uniformément sombre que possible avec une fissure aussi claire que possible. Grâce à un appareil de prise de vues 6, l'image de l'empla- cement 5 o s'effectue la mesure est photographié et agrandi sur un écran en même temps qu'une fissure qui y apparaît, ou encore transmise à un disositif d'évaluation On peut par exemple surveiller la progression de la fissure sur l'écran. A l'aide d'un dispositif d'évaluation, on peut effectuer par exemple des mesures de longueur de la fissure et effectuer d'autres recherches La position angulaire de l'appareil de prise de vues par rapport à la surface de l'éprouvette est choisie de manière à obtenir une image de la fissure aussi bonne que possible Un angle d'environ 400 entre l'axe de la caméra et une perpendiculaire à la surface de l'éprouvette s'est avéré avantageux. La figure 2 est une coupe transversale d'une éprouvette comprenant un emplacement o se trouve une fissure (coupe A-B sur la figure 3) L'éprouvette 1 sur laquelle est la couche de laque 3 comprend une fissure 7 Dans cette éprouvette, la couche de laque est également fissurée La lumière provenant du dispositif d'éclairage est indiquée par des flèches La lumière qui tombe sur la surface de la couche non endommagée de la couche de laque est pratiquement totalement réfléchie, de sorte que cette partie de l'image apparaît sombre sur l'écran Dans la zone fissurée de la couche de laque apparais- sent des effets de réflexion et de rupture, permettant d'éclairer clairement les flancs de la fissure Grâce à la réflexion totale sur la totalité de la surface restante de l'emplacement o s'effectue la mesure, on obtient une image claire et contrastée de la fissure sur un arrière-plan sombre. La figure 3 est une vue de dessus d'une section d'un spécimen entaillé et fissuré 1 (spécimen CT) La fissure 7 de l'éprouvette 1 peut être reconnue clairement sur l'écran sous forme d'une ligne blanche, dans l'emplacement de mesure 5 indiqué par la ligne en tirets. Avant l'application de la couche de laque, l'éprouvette est avantageusement meulée à l'endroit o s'effectue la mesure Un travail fin (poli prononcé) n'est pas nécessaire. Après polissage, la profondeur des rugosités de la surface doit être d'environ 10 Ym. En ce qui concerne la laque, on utilise une laque en matière synthétique qui est transparente et très brillante. Par exemple, une laque de polyuréthane à un composant et une laque à deux composants se sont avérées comme intéressantes. La fragilité de la laque doit être adaptée au comportement à la dilatation du matériau à soumettre aux essais La couche de laque doit se fissurer en même temps que l'éprouvette La laque ne doit être ni trop fragile ni trop tenace, car dans ce cas on ne serait pas assuré d'ootenir une transmission parfaite de la fissure de la surface de l'éprouvette à la couche de laque Quand il s'agit d'une laque à un composant, la fragilité de cette laque peut être modifiée par exemple en y ajoutant des plastifiants ou en la rendant maléable par augmentation de la température, et lorsqu'il s'agit d'une laque à deux composants, par un dosage approprié du durcis- sant. La couche de laque doit être suffisamment épaisse pour recouvrir les rugosités de la surface de l'éprouvette, de manière à ne pas provoquer dans la mesure possible et par sa surface elle-même des phénomènes de fracture perturbateurs. La couche de laque ne doit cependant pas être trop épaisse car dans ce cas la couche ne se fissure éventuellement pas complètement et les résultats de la mesure ainsi obtenus sont faux Une épaisseur de la couche de laque de quelques centiè- mes de millimètre s'est avérée comme avantageuse La laque est déposée selon une épaisseur suffisamment mince au moyen d'un pinceau mou. Après séchage ou durcissement, la couche de laque doit présenter une surface aussi lisse et brillante que possible de manière à bien réfléchir la lumière incidente. REVENDICATIONS 1 Procédé pour réaliser des recherches de fissures, en particulier pour mesurer la longueur des fissures et/ou pour déterminer le proyrès des fissures, dans des éprouvettes, des spécimens de matériaux ou des éléments de construction, procédé selon lequel la surface d'un emplacement de mesure sur l'éprouvette, ou analogue, est pré-traité et l'échantil- lon est ensuite soumis à une charge, l'emplacement de la mesure étant irradié par un dispositif d'éclairage, photo- graphié par un appareil de prise de vues et reproduit à plus grande échelle sur un écran, caractérisé en ce que la surface ( 2) de l'emplacement ( 5) o s'effectue la mesure est recou- verte, après un traitement mécanique, d'une mince couche ( 3) d'une laque transparente qui se fissure en même temps que l'éprouvette ( 1), et en ce que tout en lui appliquant une charge, l'emplacement ( 5) o s'effectue la mesure est irradié par un dispositif d'éclairage ( 4) selon un angle d'incidence (t) de la lumière grâce auquel on obtient une réflexion sensiblement totale sur la couche de laque ( 3). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'emplacement ( 5) o s'effectue la mesure est irradié selon un angle d'incidence plat qui est d'environ 20 . 3 Eprouvette, spécimen de matériau ou élément de cons- truction utilisé pour des recherches de fissures et o la surface d'un emplacement de mesure a été soumis à un traite- ment préalable, destin& à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractériséeen ce que la surface ( 2) de cet emplacement de mesure ( 5) est meuleeet recouverte d'une mince couche ( 3) de laque transparente, qui se fissure en même temps que l'éprouvette ( 1). 4 Eprouvette ou analogue selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche de laque ( 3) est de quelques centièmes de millimètre. Eprouvette ou analogue selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'on utilise en tant que laque une laque en matière synthétique.