Brevet FR2638525A1 — publié le 19900504

La présente invention concerne d'une façon générale les essais élémentaires de traction des matériaux et elle est plus particulièrement relative à un dispositif de montage d'éprouvettes sur une machine d'essai. Une machine classique du type le plus répandu pour effectuer des essais de traction, de compression ou en flexion et cisaillement comprend deux organes alignés axialement et mobiles en se rapprochant ou en s'éloignant l'un par rapport à l'autre sous l'action d'un dispositif moteur d'un type quelconque, par exemple des vérins hydrauliques à double effet. Les éprouvettes devant subir les essais sont disposées entre lesdits organes mobiles, qui peuvent ainsi travailler soit en compression, soit en traction. Dans ce dernier cas, les organes mobiles doivent être pourvus chacun d'un dispositif apte à maintenir une extrémité de l'éprouvette sans glissement. Quel que soit le type de ces dispositifs, ils doivent être fermement fixés sur les organes mobiles, ce qui peut se révéler difficile avec des éprouvettes de faible longueur. En outre ces dispositifs sont souvent relativement compliqués et par conséquent coûteux. Le but de l'invention est de fournir un dispositif de montage d'éprouvettes pour procéder à des essais de traction, qui ne nécessite aucune opération de montage sur les organes mobiles d'une machine d'essai classique et est ainsi instantanément adaptable sur la machine, et permet enfin d'effectuer des essais de traction en faisant travailler la machine en compression. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de montage d'éprouvettes de longueur réduite. L'invention a pour objet à cet effet un dispositif de montage d'éprouvettes sur les organes alignés et mobiles axialement d'une machine d'essai apte à travailler en compression, pour effectuer des essais de traction sur lesdites éprouvettes, caractérisé en ce qu'il comprend deux plaquettes d'appui identiques espacées face à face en croix, comportant des moyens de retenue d'une éprouvette et disposées entre deux poinçons identiques de sens opposés, alignés axialement, comportant chacun des moyens pour chevaucher la plaquette la plus voisine et prendre appui de part et d'autre de celle-ci sur des parties exposées de la plaquette la plus éloignée, adjacente au poinçon oppose. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de retenue d'éprouvettes sont constitués par un trou central au fond d'une cuvette prévue dans l'une des faces de chacune desdites plaquettes et apte à recevoir un épaulement complémentaire à chaque extrémité de l'éprouvette. On comprend que grâce à cet agencement les poin çons alignés avec les organes mobiles de la machine repoussent chacun la plaquette adjacente au poinçon opposé, lorsque lesdits organes se rapprochent l'un de l'autre, en tendant à écarter lesdites plaquettes l'une de l'autre, celles-ci étant retenues par les épaulements de l'éprouvette. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut entre mise en pratique. La figure 1 est une vue en perspective éclatée du dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une variante. La figure 3 est une vue en élévation latérale d'un poinçon. On a représenté à la figure 1 un exemple de réalisation du dispositif de montage d'éprouvettes adaptable sur une machine d'essai du type classique comportant deux organes mobiles de travail alignés axialement A, B, qui peuvent être par exemple les tiges de deux vérins hydrauliques à double effet (non représentés) agissant en sens inverse en se rapprochant ou-en s'éloignant l'une de l'autre. Pour effectuer un essai de traction sur une éprouvette constituée par un barreau, on doit tout d'abord monter sur les extrémités des organes A, B des moyens de retenue aptes à retenir les extrémités de l'éprouvette sans risque de glissement. Le dispositif suivant l'invention supprime l'utilisation de tels moyens. Pour atteindre ce but, il comprend en combinaison deux plaquettes d'appui désignées par la référence 1 et deux poinçons désignés par la référence 2. Les plaquettes d'appui 1 sont identiques et, pour cette raison, il n'en sera décrit qu'une seule. Suivant l'exemple de réalisation représenté, chaque plaquette 1 présente en plan une forme circulaire ayant dans sa périphérie deux échancrures identiques 3 délimitées par deux droites parallèles à un diamètre et équidistantes de celui-ci, de telle sorte que les deux plaquettes 1 superposées en croix, à 900, reconstituent ensemble en plan un disque complet, des parties diamétralement opposées 4 de chaque plaquette étant exposées par les échancrures de l'autre plaquette. Chaque plaquette 1 comporte en outre des moyens de retenue d'une éprouvette, constitués par un trou 5 percé au fond d'une cuvette partiellement sphérique 6 prévue dans l'une seulement de ses faces. Les deux plaquettes 1 sont ainsi placées face à face en croix, mais espacées l'une de l'autre, entre deux poinçons 2, leurs faces comportant lesdites cuvettes étant orientées en sens opposé. Les poinçons 2 étant identiques il n'en sera décrit qu'un seul dans la suite. Chaque poinçon 2 présente dans son ensemble une forme cylindrique creuse. Suivant l'exemple de réalisation représenté, le poinçon 2 comporte une partie cylindrique 7 suivie d'une partie tronconique 8 dont la petite base comporte deux bossages identiques parallèles 9 diamétralement opposés venus de matière s'étendant axialement et délimitant entre eux un espace, limité par une surface annulaire 10, ayant une forme complémentaire de celle d'une plaquette 1, et une profondeur, déterminée par la hauteur des bossages 9, supérieure à l'épaisseur d'une plaquette. De plus, chaque bossage présente en section perpendiculairement à l'axe du poinçon une forme complémentaire de celle des échancrures 3 des plaquettes 1, et comporte à son extrémité une surface plane 11. Enfin, chaque poinçon 2 est percé d'un alésage 12 qui le traverse et comporte à son extrémité opposée aux. bossages 9 une surface annulaire plane 13 normale à son axe, apte à prendre appui contre une surface d'extrémité de l'un des organes mobiles A ou B. Pour effectuer un essai de traction on forme sur une éprouvette 14 un filetage, sur lequel on visse un écrou 15 pourvu d'une butée partiellement sphérique 16 de même rayon que la cuvette partiellement sphérique 6 des plaquettes 1 sur chaque extrémité de l'éprouvette après avoir préalablement enfilé celle-ci dans les trous 5. L'éprouvette se trouve ainsi retenue par les plaquettes 1, tandis que les portées sphériques des écrous dans les cuvettes assurent un montage isostatique de l'ensemble. On actionne alors la machine en rapprochant les organes A, B l'un de l'autre : chaque poinçon 2 chevauche alors la plaquette 1 la plus proche, avec ses bossages 9 s'étendant de part et d'autre de cette plaquette et leurs surfaces d'extrémité 11 viennent en contact avec les parties exposées 4 de l'autre plaquette, la plus éloignée, adjacente au poinçon opposé, et qui apparaissent à travers les échancrures 3 de la première plaquette. Les plaquettes 1 se trouvent ainsi forcées en s'éloignant l'une de l'autre dans la mesure permise par la longueur de l'éprouvette. La mesure de l'allongement est effectuée de la façon classique au moyen d'un appareil connu, par exemple un extensomètre optique. On comprend, bien entendu, qu'il peut être prévu plusieurs poinçons 2 ayant des bossages 9 de dimensions différentes en fonction de la longueur des éprouvettes devant subir les essais. Le mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 2 est prévu pour effectuer des essais sur des éprouvettes courtes, ayant par exemple une longueur de 10 mm et ayant une partie utile cylindrique. I1 est dans son ensemble identique à celui de la figure 1. On utilise alors une entretoise 17 constituée par une courte longueur d'un profilé de section transversale en H, dont la barre transversale comporte un trou central et est disposée entre les plaquettes 1, parallèlement à cellesci, ledit trou coincidant avec ceux des plaquettes. Pour laisser passer les faisceaux V1, V2 d'un extensomètre optique à travers les intervalles délimités par chaque plaquette avec la barre transversale de l'entre- toise 17, les bossages 9 des poinçons comportent chacun une fente 20 s'étendant axialement. Le dispositif suivant l'invention est particulièrement approprié pour effectuer des essais de traction sur de courtes éprouvettes de céramiques sous hautes températures. En effet si pour de grandes éprouvettes il existe des fours à hautes températures et de petites dimensions entourant la partie utile de l'éprouvette, il n'existe pas actuellement de technique permettant d'effectuer des essais en traction jusqu'à 1.5000C à l'air, pour des éprouvettes de taille réduite.Pour de tels essais l'ensemble de l'éprouvette et du dispositif se trouve nécessairement porté à cette température, et les poinçons et les plaquettes ayant de faibles dimensions peuvent être également réalisés en céramique ou autres matériaux thermiquement résistants : les plaquettes d'appui 1 peuvent être en la même matière que l'éprouvette (céramique) et les poinçons en alumine, en raison de sa résistance à la compression. On comprend bien entendu que le dispositif suivant l'invention n'est pas limité à cette utilisation. La figure 3 montre un poinçon 2 en élévation latérale, et fait apparaltre une autre caractéristique de l'invention, suivant laquelle les surfaces d'extrémité 11 des bossages 9 sont avantageusement légèrement inclinées, d'un angle d'environ 150, en direction de la surface d'extrémité 13 du poinçon afin de réduire la portée et d'assurer une meilleure tenue. D'une façon avantageuse également il peut être prévu des moyens de centrage, constitués par exemple par une broche 18, pour assurer et maintenir les poinçons 2 centrés sur l'axe des organes A, B, cette broche étant introduite dans l'alésage 12 du poinçon et partiellement dans un alésage correspondant l9 desdits organes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage d'éprouvettes sur les organes alignés et mobiles axialement d'une machine d'essai apte à travailler en compression, pour effectuer des essais de traction sur lesdites éprouvettes, caractérisé en ce qu'il comprend deux plaquettes d'appui identiques (1), espacées face à face en croix, comportant des moyens (5, 6) de retenue d'une éprouvette (14), disposées entre deux poinçons identiques (2) de sens opposés alignés axialement comportant chacun des moyens (9) pour chevaucher la plaquette (1) la plus voisine et prendre appui de part et d'autre de celle-ci sur des parties exposées de l'autre plaquette (1) la plus éloignée, adjacente au poinçon (2) oppose. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue d'éprouvettes sont constitués par un trou central (5) au fond d'une cuvette (6) prévue dans l'une des faces de chacune desdites plaquettes (1), celles-ci étant disposées en sens opposé, et apte à recevoir un épaulement complémentaire (16) prévu sur chaque extrémité de l'éprouvette (14). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cuvette (6) et ledit épaulement (16) sont partiellement sphériques. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit épaulement (16) est formé sur un écrou (15) vissé sur un filetage prévu sur l'éprouvette (14). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque poinçon (2) a dans son ensemble une forme cylindrique creuse et présente à l'une de ses extrémités, en section, une surface (13) perpendiculaire à son axe et, à son extrémité opposée, deux bossages (9) s'étendant axialement et diamétralement opposés constituant lesdits moyens d'appui sur les extrémités de ladite plaquette (1). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les extrémités desdits bossages (9) ont des surfaces (11) inclinées d'environ 150 par rapport à ladite surface (13) de l'extrémité opposée du poinçon en direction de cette surface. 7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit poinçon (2) comporte un alésage axial (12) ouvert à ses deux extrémités. 8. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins desdits bossages (9) comporte une fente médiane (20) s'étendant parallèlement à l'axe dudit poinçon. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une entretoise (17) interposée entre lesdites plaquettes (1), ayant en section une forme en H dont la barre intermédiaire est orientée normalement à l'axe sur lequel lesdits poinçons (2) sont alignés, et comporte un trou coincidant avec ceux desdites plaquettes. 10. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque poinçon (2) comporte des moyens (12) adaptés pour assurer son centrage par rapport à l'axe des organes mobiles (A, B) de la machine. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits poinçons (2) et lesdites plaquettes (1) sont en céramique, ou autre matériau thermiquement résistant.