Brevet FR2624605A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne un appareil pour l'exécution d'essais de flexion. à quatre points d appui, sur des corps d'épreuve plats et minces, notamment des plaques rectangulaires. D'une manière générale les conditions d'essais de flexion dans l'industrie et les laboratoires de recherche sont très msuvaises è cause de l'inadaptation des appareils d'essai employés 11 est en effet difficile de réaliser les mêmes essais dans les mêmes conditions, b cause des performances très différentes des appareils existants. Ceci engendre une situation coûteuse. peu exploitable au niveau scientifique. qui entraine automatiquement un freinage de la progression du développement des techniques de pointes telles que modélisation fine extensométrie par jauges électriques. photoélasticimétrie à laser etc.. La présente invention permet de résoudre ce problème en procurant un appareil d'essai de structure particulière ment simple aisément reproductible et diun faible prix de revient. A cet effet cet ,appareil pour l'exécution d'essais de flexion. à quatre points d'appui. sur des corps d'épreuve plats et minces. notamment des plaques rectangulaires. est caractérisé en ce qu'il comprend deux plateaux horizontaux supérieur et inférieur. le plateau supérieur étant monté à coulissement vertical sur des colonnes fixées au plateau inférieur. perpendiculairement à celui-ci et symétriques par rapport à un plan verticale ce plateau supérieur étant destiné à recevoir l'application, dans sa partie centrale. d'un effort vertical dirigé vers le bas et provoquant une déformation en flexion du corps d'épreuve et quatre couteaux verticaux de meme hauteur fixés aux deux plateaux. à savoir deux couteaux inférieurs fixés à la face supérieure du plateau inférieur s'étendant vers le haut et symétriques par rapport au plan vertical de symétrie de l'appareil. et deux couteaux supérieurs fixés à la face inférieure du plateau supérieur. s'étendant vers le bas et symétriques par rapport au plan vertical de symétrie de l'appareil. les quatre couteaux inférieurs et supérieurs définissant, à leurs extré mités quatre appui linéaires parallèles entre eux et destinés à être appliqués contre les faces inférieure et supérieure du corps d'épreuve placé horizontalement sur les deux appui linéaires fixes des deux couteaux inférieurs. On décrira ci-après a titre d'exemple non limitatif, une forme d exécution de la présente invention.en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe verticale. d'un appareil d'essai de flexion suivant l'invention. Les figures 2A 2B.2C et 2D sont des vues illustrant la fabrication des quatre couteaux à partir d'une même pièce parallélépipédique. La figure 3 est une vue en coupe verticale et longitudinale d'un couteau inférieur monté sur le plateau inférieur de l'appareil. La figure 4 est une vue de profil du couteau inférieur de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe vertical 8 plus grande échelle, de la partie extrême supérieure d'un couteau inférieur. La figure 6 est une vue en plan. partiellement en coupe horizontale, du dispositif de blocage des butées de maintien du corps d'épreuve en position. La figure 7 est une vue en coupe verticale faite suivant la ligne VII-VII de la figure 6. La figure 8 est une vue en plan d'un corps d'épreuve maintenu sur les deux couteaux inférieurs par les deux ensembles de butées Si on se réfère à la figure 1. on voit que cette figure représente, dans son ensemble. un appareil suivant l'invention pour l'exécution d'essais de flexion sur des corps d'épreuve constitués par des plaques rectangulaires 1 en un matériau quelconque. par exemple en un matériau composite. Cet appareil comprend essentiellement deux plateaux horizontaux, à savoir un plateau inférieur 2 et un plateau supérieur 3 Le plateau supérieur 3 est monté mobile verti- calement sur deux colonnes verticales opposées 4,5, fixées au plateau horizontal inférieur 2.A cet effet le plateau supérieur 3 est percé de part en part de trous verticaux à travers lesquels s'étendent les colonnes 4 et 5 et il est pourvu, sur sa face inférieure. de bagues 6.7 assurant le coulissement vertical précis du plateau supérieur 3 tout en restant rigoureusement horizontal. Le poids du plateau supérieur 3 et des accessoires qu'il porte.est équilibré, de chaque côté, par une masse de compensation 8 qui est suspendue à un câble 9 passant sur une poulie 11 montée à rotation sur un support horizontal 12 fixé à la partie supérieure de chacune des colonnes 4.5. Le câble 9 est dévié de 1800 vers le bas en passant sur la poulie 11 et son extrêmité inférieure est accrochée à un téton 13 solidaire de la face frontale correspondante du plateau supérieur 3. L'ensemble de l'appareil suivant l'invention est symétrique par rapport à un plan vertical P perpendiculaire à la feuille de dessin. Le plateau inférieur 2 porte. sur sa face supérieure 2a, deux couteaux 14.15, de forme identique, qui s'étendent vers le haut et qui se terminent. à leurs extrémités supérieures. par deux appuis- linéaires respectifs 16.17 parallèles ltun à l'autre, au même niveau. et symétriques par rapport au plan P. Le plateau supérieur 3 porte. sur sa face inférieure 3 a, deux couteaux 18 19. de forme identique- à celle des couteaux inférieurs 14.15. s'étendant vers le bas et se terminant, à leurs extrémités inférieures. par deux appuis linéaires respectifs 21,22, symétriques l'un de l'autre par rapport au plan P et parallèles l'un à l'autre et aux appuis linéaires inférieurs 16,17. Les deux couteaux supérieurs 18,19 sont naturellement plus proches du plan vertical P que les deux- couteaux inférieurs 14.15 pour que, lors d'un essai de flexion sur un corps d'épreuve horizontal 1 reposant sur les deux appuis linéaires inférieurs 16.17, les deux appuis linéaires supérieurs 21,22 viennent s'appliquer sur la face supérieure du corps d'épreuve 1 entre les deux appuis inférieurs 16.17. Les couteaux 14,15,18,19 sont bloqués sur les plateaux 2,3 au moyen de vis 20 traversant des trous verticaux percés dans les plateaux et vissées dans des trous taraudés formés dans les faces horizontales des couteaux par lesquelles ceux-ci sont appliqués contre les plateaux. Lors d'un essai de flexion. la plaque rectangulaire 1 constituant un corps d'épreuve est placée horizontalement sur les deux appuis linéaires inférieurs 16.17, comme il est représenté sur la figure 1 et on fait descendre le plateau supérieur 3 jusqu'à ce que les deux appuis linéaires supérieurs 21,22 viennent en contact avec la face supérieure du corps d épreuve 1. après quoi on exerce sur le plateau 3 une force verticale dirigée vers le bas. d'intensité variable, pour procéder à des essais de flexion. Durant cet essai le parallélisme des quatre appuis linéaires 16.17,21,22 est maintenu.Autrement dit.au cours du déplacement vers le bas des deux appuis linéaires supérieurs 21,22, après leur venue en contact avec la face supérieure du corps d'épreuve 1. ces deux appuis restent parallèles entre eux et aux deux appuis linéaires inférieurs fixes 16.17 en contact avec la face inférieure du corps d'épreuve 1. Pour fabriquer les quatre couteaux 14.15.18,19, présentant les quatre appuis linéaires parallèles 16,17.21,22 on part d'uné même pièce parallélélipèdique 23 rectifiée à l'outil meule de précision de manière à avoir une longueur L, une largeur 1 et une hauteur h comme il est représenté sur les figures 2A,2B,2C. Dans la face supérieure 23a de cette pièce on fraise une rainure longitudinale 24 à 90o cette rainure étant destiné à recevoir les appuis linéaires des divers couteaux. On réalise ensuite, dans la face inférieure 23b de la pièce parallélélipédique 23, quatre trous borgnes filetés 25, équidistants les uns des autres et qui sont destinés à recevoir les vis 20 de blocage des couteaux 14.15.18.19 sur les plateaux 2.3. On perce ensuite quatre paires d'alésages horizontaux 26 qui sont destinés à recevoir des butées de positionnement des plaques constituant les corps d'épreuve 1. Ces alésages 26 s'étendent transversalement de part en part à travers la pièce parallélélipèdique 23, c'est-à-dire perpendiculairement à la rainure en V 24. On découpe ensuite le bloc 23. ainsi préparé, à la fraise scie. suivant des plans verticaux et transversaux, pour obtenir les quatres couteaux 14.15.18.19 qui ont des cotes identiques. L'un de ces couteaux par exemple le couteau inférieur fixe 14, est représenté sur les figures 3 et 4. On voit que le couteau 14 est constitué par un bloc parallélépipédique présentant, à sa partie supérieure, une portion de la rainure en V 24a. Le couteau 14 est fixé en position sur le-plateau inférieur 2 au moyen d'une vis centrale 20 qui traverse verticalement un trou lisse percé dans le plateau 2 et qui est vissée dans le trou borgne 25 débouchant dans la face inférieure du couteau.Ce couteau est maintenu dans la position appropriée sur le plateau 2 par des pieds de positionnement 27 qui sont disposés de part et d'autre de la vis de blocage 20 et qui sont engagés dans des trous borgnes percés respectivement dans la face inférieure du couteau 14 et dans la face supérieure du plateau 12. Le couteau 12 est percé, comme on l'a vu précédemment, des alésages 26 qui s'étendent transversalement et qui sont destinés à recevoir des butées de blocage pour les corps d'épreuve 1 en position. Dans ces. alésages 26 débouchent également des trous taraudés 28 qui s'étendent horizontalement et longitudinalement, entre chacune des faces frontales du couteau 14 et l'alésage 26, pour recevoir des vis de blocage des. butées comme se sera précisé plus loin. A sa partie supérieure le couteau 14, qui est obtenu sous forme parallélélipèdique sprès le sciage b la fraise de la pièce 23, est usiné de manière à former des races supérieures 14a,14b qui sont inclinées d'un même angle par rapport à l'horizontale par exemple de 600, et qui s'étendent jusqu'aux deux bord de la rainure supérieure 24a, en définissant un dièdre dans la partie voisine de l'arête duquel est creusée la rainure 24a. Dans la rainure 24a est collé l'appui linéaire 16 associé au couteau 14 et qui est constitué par un stub d'acier de 3 millimètres de diamètre par exemple. comme il est représenté sur la figure 5. Les figures 6 et 7 illustrent la façon dont un ensemble 30 de butées de positionnement est monté sur l'un des couteaux inférieurs 14, pour maintenir dans la position appropriée la plaque constituant le corps d'épreuve 1 pendant un essai de flexion. Dans chacun des alésages 26 est engagé une tige transversale et horizontale 29 dont la partie extrême externe traverse un trou diamétral percé dans un axe longitudinal 31, c'est-à-dire parallèle à l'appui linéaire 16 du couteau 14. Chacune des tiges 29 est bloquée dans la position appropriée, dans son alésage 26, au moyen d'une vis de blocage 32 qui est vissée dans l'un des trous taraudés 28. L'axe longitudinal 31 porte quatre butées de positionnement à savoir deux butées de chant 33,34 et deux butées d'extrémité 35,36.Les butées de chant 33,34 sont constituées par des tiges rectilignes emboîtées chacune radialement dans un anneau 37 engagé sur l'axe 31 et pouvant être immobilisé dans la position angulaire et axiale désirée, au moyen d'une vis radiale 38 vissée dans un trou radial taraudé percé dans l'anneau 37 et prenant appui sur l'axe 31. Chaque butée d'extrémité 35,36 est constituée d'une tige coudée à l'équerre comprenant une branche horizontale supérieure venant en appui contre la face frontale du corps d'épreuve 1, comme on peut mieux le voir sur la figure 7, et une branche verticale traversant un trou diamétral percé dans l'axe 31 et immobilisée dans ce trou, dans la position en hauteur appropriée. au moyen d'une vis de blocage radiale 39. Les butées de positionnement 33-36 permettent de placer le corps d'épreuve 1 sur les deux appuis linéaires inférieurs 16,17, de telle manière qu'il soit symétrique par rapport aux appuis 16,17 et que son axe longitudinal soit rigoureusement perpendiculaire à ces appuis. Dans le cas où le corps d'épreuve 1 est percé d'un trou central circulaire la (figure 1), sa mise en position est facilitée grâce à la mise en place, sur le plateau infe- rieur 2, d'un tenon de centrage cylindrique vertical amovibre 41 de diamètre externe correspondant rigoureusement à celui du trou la du corps d'épreuve 1. Ce tenon 41 comporte une queue inférieure 41a de plus petit diamètre qui est engagée dans un trou vertical 2b percé et alésé au centre du plateau inférieur 2, comme on peut le voir sur la figure 1. Le tenon vertical 41, engagé étroitement dans le trou central la du corps d'épreuve 1, assure le centrage de ce dernier. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour l'exécution d'essais de flexion, à quatre points d'appui, sur des corps d'épreuve plats et minces, notamment des plaques rectangulaires, caractérisé en ce qu'il comprend deux plateaux horizontaux supérieur(3) et inférieur (2), le plateau supérieur (3) étant monté à coulissement vertical sur des colonnes (4,5) fixées au plateau inférieur (2), perpendiculairement à celui-ci et symétriques par rapport à un plan vertical. ce plateau supérieur (3) étant destiné à recevoir l'application, dans sa partie centrale, d'un effort vertical dirigé vers le bas et provoquant une déformation en flexion du corps d'épreuve (1) , et quatre couteaux verticaux (14,15,18,19) de même hauteur fixés aux deux plateaux, à savoir deux couteaux inférieurs (14,15) fixés à la face supérieure du plateau inférieur (2), s'étendant vers le haut et symétriques par rapport au plan vertical de symétrie de l'appareil, et deux couteaux supérieurs (18,19) fixés à la face inférieure du plateau supérieur (3), s'étendant vers le bas et symétriques par rapport au plan vertical de symétrie de l'appareil les quatre couteaux inférieurs et supérieurs définissant, à leurs extrémités, quatre appui linéaires (16,17,21,22) parallèles entre eux et destinés à être appliqués contre les faces inférieure et supérieure du corps d'épreuve(l) placé horizontalement sur les deux appui linéaires fixes (16,17) des deux couteaux inférieurs (14,15). 2.- Appareil suivant 16- revendication 1 caractérisé en ce que le poids du plateau supérieur (3) et des accessoires qu'il porte,est équilibré, de chaque côté, par une masse de compensation (8) qui est suspendue à un câble (9) passant sur une poulie (11) montée à rotation sur un support horizontal (12) fixé à la partie supérieure de chacune des colonnes (4,5), le câble (9) étant dévié de 1800 vers le bas en passant sur la poulie (11) et son extrémité inférieure étant accrochée au plateau supérieur (3). - 3.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les couteaux (14,15,18,19) sont bloqués sur les plateaux (2,3) au moyen de vis (20) traversant des trous verticaux percés dans les plateaux et vissées dans des trous taraudés formés dans les faces horizontales des couteaux par lesquelles ceux-ci sont appliqués contre les plateaux. 4.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les quatre couteaux (14,15,18,19) sont découpés dans une même pièce parallélépipédique (13) rectifiée à l'coutil meule de précision et dans une petite face de laquelle on fraise une rainure longitudinale (24) à section droite en V pour recevoir les appuis linéaires des couteaux. 5.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que chacun des couteaux (14,15,18,19) comprend un corps parallélépipédique de même hauteur, qui est terminé. dans sa partie extrême opposée à la face par laquelle il est fixé à l'un des plateaux, par deux faces (14a,14b) inclinées d'un même angle par rapport à l'horizontale et définissant un dièdre dans la partie voisine de l'arête duquel est creusée la rainure en V (24a) dans laquelle est fixé un appui linéaire (16). 6.- Appareil suivant la revendication 5 caractérisé en ce que l'appui linéaire (16) est const-itué par un stub d'acier collé dans la rainure (24a). 7.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le corps de chacun des couteaux (14,15,18,19) est percé d'une paire d'alésages (26) s'étendaht horizontalement et transversalement et qui sont destinés à recevoir des ensembles (30) de butées de positionnement des plaques constituant les corps d'épreuve, et dans chacun due ces alésages (26) débouche un trou taraudé (28) s'étendant horizontalement et longitudnalement, entre une face frontale du couteau et l'alésage (26), pour recevoir une vis (32) de blocage d'un ensemble (30) de butée de positionnement sur un couteau. 8.- Appareil suivant la revendication 7 caractérisé en ce que chaque ensemble (30) de butées de positionnement comprend deux tiges transversales et horizontales (29) engagées respectivement dans les deux alésages (26), bloquées dans ces alésages par les vis (32) et dont les parties extrêmes externes traversent des trous diamétraux percés dans un axe longitudinal (31), c'est-à-dire parallèle à l'appui linéaire (16) du couteau (14), cet axe longitudinal (31) porte quatre butées de positionnement à savoir deux butées de chant (33,34) et deux butées d'extrémité (35,36), les butées de chant (33,34) sont constituées par des tiges rectilignes emboîtées chacune radialement dans un anneau (37) engagé sur l'axe (31) et pouvant être immobilisé, dans la position angulaire et axiale désirée, au moyen d'une vis radiale (38) vissée dans un trou radial taraudé percé dans l'anneau (37) et prenant appui sur l'axe (31), et chaque butée d'extrémité (35,36) est constituée d'une tige coudée à l'équerre comprenant une branche horizontale supérieure venant en appui contre la face frontale du corps d'épreuve (1) et une branche verticale traversant un trou diamétral percé dans l'axe (31) et immobilisée dans ce trou, dans la position en hauteur appropriée, au moyen d'une vis de blocage radiale (39). 9.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le plateau inférieur (2) est percé, en son centre, d'un trou vertical (2b) dans lequel peut être engagé un tenon de centrage cylindrique vertical (41) de diamètre externe correspondant à celui d'un trou circulaire central (la) percé dans le corps d'épreuve (1).