Brevet FR2686977A1 — publié le 19930806

DISPOSITIF DE FLUAGE D'UNE EPROUVETTE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les essais mécaniques sur une éprouvette ou un échantillon de matériau plutôt fragile pour tester les caractéristiques physiques ou mécaniques du matériau en question. On teste ainsi généralement la résistance à la compression, à la traction, à la flexion en soumettant l'éprouvette à une contrainte déterminée et en observant les réactions de l'éprouvette. ART ANTERIEUR ET PROBLEMES POSES On sait soumettre des éprouvettes ou des échantillons de matériaux, notamment métalliques, à des efforts de traction ou de flexion. Les machines classiques de fluage sont particulièrement adaptées aux essais de traction, c'est-à-dire que les deux parties de la machine fixées à l'éprouvette à étirer ont tendance à s'écarter pour appliquer l'effort de traction. Or, l'utilisation des essais en traction pour tester des matériaux tels que les céramiques entraîne deux inconvénients 1) les essais en traction imposent l'utilisation d'éprouvettes possédant deux extrémités élargies pour permettre la fixation de cette éprouvette sur la machine. Or, on éprouve une grande difficulté à usiner des éprouvettes en céramique ce qui rend l'usinage d'une telle éprouvette très onéreux et parfois même impossible pour certaines céramiques. 2) compte tenu de la forme élargie aux deux extrémités de l'éprouvette de traction, on constate souvent une amorce de rupture dans les congés de l'éprouvette. Ceci entraîne bien évidemment des dispersions dans les résultats de la mesure. Ces machines de fluage peuvent également être adaptées aux essais de flexion en changeant les deux parties fixées à l'éprouvette et en particulier en utilisant des amarrages inverses permettant d'obtenir deux parties ayant tendance à se rapprocher pour imposer un effort de flexion. Ce type d'adaptation produit un dispositif relativement compliqué comprenant de trop nombreux contacts ou articulations.Ceci empêche de connaître avec précision la charge exacte appliquée à l'éprouvette car les pertes de charge du système sont donc importantes. I1 est de plus très difficile, voire même impossible de déterminer ces différentes pertes de charge. En conséquence, l'erreur systématique faite sur la mesure n'est pas négligeable. Lorsqu'il s'agit d'éprouvettes métalliques, compte tenu de la haute résistance à la traction ou à la flexion des métaux, cette erreur systématique n'est pas trop importante et peut être même acceptable. Par contre, lorsqu'il s'agit de matériaux dont la résistance est beaucoup plus faible, tels que les céramiques, cette erreur systématique n'est plus acceptable, la mesure n'ayant plus aucun intérêt compte tenu d'une telle erreur. De plus, les pertes de charge dans de tels systèmes peuvent évoluer au cours du temps pendant la mesure. Ainsi, la charge appliquée à l'éprouvette peut varier, ce qui rend l'essai inacceptable. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de fluage d'éprouvette dont la conception permet de tester des éprouvettes en céramique. RESUME DE L'INVENTION L'objet principal de l'invention est un dispositif de fluage d'une éprouvette, comportant, - un support fixe présentant deux premiers points d'appui séparés d'une première distance pour recevoir l'éprouvette sur une de ses faces planes - un support mobile présentant deux deuxièmes points d'appui séparés d'une deuxième distance pour recevoir l'éprouvette sur une face opposée à celle en appui contre le support fixe, et - des moyens pour appliquer un effort au support mobile vers le support fixe pour soumettre l'éprouvette au fluage, compte tenu du décalage des points d'appui constitués par les points d'appui, les deux paires de points d'appui étant centrées l'une par rapport à l'autre de sorte que les points d'appui ne se trouvent pas en regard les uns des autres. Selon l'invention, le support mobile est au-dessus du support fixe pour appliquer un effort vertical de haut en bas au moyen de masses placées sur un plateau solidaire du support mobile. La réalisation principale du support mobile prévoit que celui-ci comprend - une demi-sphère orientée vers le bas en appui sur - une pièce mobile destinée à appuyer sur l'éprouvette par les deux deuxièmes points d'appui appelés points d'appui supérieurs. La réalisation principale du dispositif selon l'invention prévoit que le plateau est suspendu au support mobile par un cadre entourant le support fixe auquel est fixée la demi-sphère. Ce dispositif peut être complété de vis de positionnement dans le cadre pour positionner le support mobile et le cadre. Le support fixe comprend de préférence - deux rainures parallèles et semi-cylindriques pour recevoir - deux rouleaux constituant les deux premiers points d'appui appelés également points d'appui inférieurs. Pour effectuer la mesure, le dispositif peut être complété des éléments suivants - un taquet solidaire du support mobile - un interrupteur solidaire du support fixe pour commander - un horodateur de façon à enregistrer le temps des essais. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, annexée des deux figures représentant respectivement - figure 1, en coupe transversale, le dispositif selon l'invention, et - figure 2, en coupe frontale, le même dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Comme on peut le constater en regardant la figure 1, l'éprouvette 1 est soumise au fluage, c'est-à-dire à la flexion, par l'intermédiaire de quatre points d'appui sur cette vue en coupe transversale. Ces quatre points d'appui sont en fait des arètes s'étendant sur toute la largeur de l'éprouvette 1. La disposition des quatre points d'appui permet d'imposer un effort de flexion. Ainsi, les deux points d'appui inférieurs 2 sont écartés d'une première distance D1 relativement importante, juste inférieure à la longueur de l'éprouvette 1. Par contre, les deux appuis supérieurs 4 sont écartés d'une distance D2 inférieure à la distance D1, et placés entre les deux appuis inférieurs 2.On comprend ainsi que les efforts conjugués de ces quatre points d'appui 2 et 4 ont tendance à forcer l'éprouvette 1 en flexion, le centre de l'éprouvette ayant tendance à s'abaisser, tandis que les extrémités ont tendance à se relever. Dans la réalisation préférentielle du dispositif selon l'invention, les quatre points d'appui 2 et 4 sont placés symétriquement par rapport au milieu de l'éprouvette pour imposer un effort centré sur cette dernière. Pour éviter les pertes de charge dans les différents éléments d'un mécanisme de transmission de l'effort de flexion, selon l'invention, la force est appliquée à l'éprouvette directement par une paire des quatre points d'appui, c'est-à-dire soit les points d'appui inférieurs 2, soit les points d'appui supérieurs 4, sans intermédiaire mécanique mettant en jeu des articulations. Ainsi, on propose de placer les masses qui constitueront l'énergie à appliquer, directement sur une pièce en liaison avec les pièces symbolisant les deux points d'appui en question. En l'occurrence, dans la réalisation de la figure 1, les deux points d'appui supérieurs 4 sont réalisés par un support supérieur 6 possédant deux arètes. Ce support supérieur 6 comporte une surface concave 15 sur laquelle est en appui une demi-sphère 7 solidaire elle-même d'un cadre 8 sur lequel sont appliquées les masses. Dans l'exemple représenté, ces masses référencées 16 sont placées sur un plateau 12 suspendu au cadre 8, au moyen d'une tige 13. De leur côté, les appuis inférieurs 2 sont constitués chacun par une génératrice d'un rouleau 10 sur toute la largeur de l'éprouvette 2. Ces rouleaux 10 sont placés dans les rainures 11 semi-cylindriques et parallèles d'une pièce fixe 9. Ainsi, les points d'appui inférieurs 2 sont sur le support fixe et les points d'appui supérieurs 4 sont sur le support mobile. La pièce fixe 9 est solidaire d'un bâti 14 du dispositif. On comprend ainsi que, en appliquant des masses 16 sur le plateau 12, un effort est appliqué par les points d'appui supérieurs 4 vers le bas sur l'éprouvette 1, tandis que les points d'appui inférieurs 2 transmettent à cette éprouvette la résistance du support 14 du dispositif. On remarque également que quelle que soit la position du support mobile, c'est-à-dire du plateau 12 qui peut être bougé, la force d'appui transmise par les appuis supérieurs 4 sera toujours équitablement répartie entre ces deux points d'appui supérieurs 4 grâce au contact de la demi-sphère 7 et de la surface concave 15. La réalisation décrite sur cette figure 1 utilise un plateau 12 suspendu au cadre 8. On pourrait également envisager que le plateau 12 soit placé à un autre endroit par rapport au cadre 8, par exemple au-dessus de ce dernier. On a également représenté des premières vis ou pointes de positionnement 17 placées latéralement par rapport à la pièce mobile fixe. Leur positionnement est tel qu'elles placent la pièce mobile 6 dans une position centrée par rapport au cadre 8. Pour effectuer la mesure, on peut équiper le dispositif d'un taquet 21 solidaire du cadre 8 et placé en regard d'un interrupteur 22 solidaire du bâti 14. Ainsi, lorsque l'éprouvette 1 commence à fléchir, le taquet 21 appuie sur l'interrupteur 22 permettant ainsi d'actionner des moyens d'enregistrement de mesure tels qu'un horodateur 23. La figure 2 est une coupe frontale où l'on distingue les mêmes pièces que celles représentées à la figure 1, excepté les premières vis de positionnement. L'éprouvette 1 est représentée coupée. On constate que la réalisation représentée prévoit que cette éprouvette 1 est placée dans une rainure cylindrique 18, pratiquée sur chacun des rouleaux 10. Ces derniers peuvent être positionnés sur la pièce fixe 9 grâce à un épaulement 19 prévu à chaque extrémité des rouleaux 10. Des deuxièmes vis de positionnement 20 peuvent être également prévues pour positionner la pièce mobile 6 et la pièce fixe 9 par rapport au cadre 8. Il est ainsi possible d'effectuer des essais sur des éprouvettes, de préférence en céramique, en utilisant des charges de quelques à plusieurs dizaines de kilos. Les durées de rupture peuvent aller de quelques minutes à plusieurs mois. AVANTAGES DE L'INVENTION La fabrication d'éprouvettes en céramique utilisées pour effectuer ces essais de fluage ou de flexion sont peu onéreuses puisque l'usinage est très simple. La mise en oeuvre d'un tel dispositif pour effectuer des essais de flexion ou de fluage sur de telles éprouvettes de céramique est simple. Ce dispositif permet entre autres de rattraper d'éventuels défauts d'usinage de l'éprouvette, par exemple des défauts de parallélisme, puisque le support supérieur est mobile et vient épouser la géométrie de l'éprouvette. Enfin, ce dispositif permet d'appliquer à ces éprouvettes des contraintes relativement faibles, ce qui est indispensable dans la caractérisation de certaines céramiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fluage d'une éprouvette (1), comportant - un support fixe présentant deux premiers points d'appui (2) séparés d'une première distance (D1) pour recevoir l'éprouvette (1) sur une première surface plane (3) ; - un support mobile présentant deux deuxièmes points d'appui (4) pour recevoir l'éprouvette (1) sur une face (5) opposée à la face (3) en appui contre le support fixe, et - des moyens pour appliquer un effort au support mobile vers le support fixe afin de soumettre l'éprouvette (1) au fluage, compte tenu du décalage existant entre les points d'appui (2, 4), du fait que les deux paires de points d'appui (2, 4) sont centrées l'une par rapport à l'autre, de sorte que les points d'appui (2, 4) ne se trouvent pas en regard l'un de l'autre, caractérisé en ce que le support mobile est au-dessus du support fixe pour appliquer un effort vertical de haut en bas au moyen de masses (16) placées sur un plateau (12) solidaire du support mobile. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support mobile comprend - une demi-sphère (7) orientée vers le bas et en appui sur - une pièce mobile (6) destinée à appuyer sur l'éprouvette (1) par les deux deuxièmes appuis supérieurs (4). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plateau (12) est suspendu au support mobile par un cadre (8) entourant le support fixe auquel est fixée la demi-sphère (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des vis de positionnement (17, 20) dans le cadre (8) pour positionner la pièce mobile (6) et le cadre (8). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support fixe comprend - une pièce fixe (9) dans laquelle sont pratiquées deux rainures (11) parallèles et semi-cylindriques pour recevoir - deux rouleaux (10) constituant les deux premiers points d'appui (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend - un taquet (21) solidaire du support mobile ; - un interrupteur (22) solidaire du support fixe pour commander - un horodateur (23), de façon à enregistrer le temps des essais.