Brevet FR2685724A1 — publié le 19930702

"Dispositif d'accrochage d'une pièce travaillant en traction, munie d'un élément d'accrochage notamment pour une éprouvette". La présente invention concerne un dispositif d'accrochage d'une pièce travaillant en traction, munie d'un élément d'accrochage notamment pour une éprouvette, la pièce étant reliée à l'élément d'accrochage par un premier lien de colle. On connaît déjà un tel dispositif d'accrochage. En effet, il existe de multiples cas dans lesquels il faut munir une pièce en un matériau composite, tel que par exemple un tube ou une tige, d'un élément d'accrochage. Or, cet élément d'accrochage travaille en traction. Comme cela est connu, les contraintes de cisaillement atteignent des amplitudes très importantes à chaque extrémité du lien de colle ou de la couche de colle reliant la pièce à l'élément d'accrochage. Lorsque ces contraintes de cisaillement atteignent une amplitude trop importante, il y a effectivement amorce de rupture puis propagation de cette rupture à travers tout le lien de colle. Il serait vain de vouloir remédier à certains inconvénients en augmentant la surface de collage puisque le problème du cisaillement subsisterait. De tels problèmes se rencontrent notamment pour la fixation d'éprouvettes dans des machines de traction pour des essais de matériaux. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un dispositif d'accrochage d'une pièce munie d'un élément d'accrochage relié par un lien de colle, de façon à permettre une amélioration considérable de la liaison sans avoir à surdimensionner les pièces. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'accrochage du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend - un organe auxiliaire relié également à la pièce par un lien de colle, - un organe de mise en précontrainte, s'appuyant sur l'organe auxiliaire et sur l'élément d'accrochage dans la direction opposée à celle de la traction, et permettant d'induire une précontrainte dans le lien de colle de l'élément d'accrochage. Un tel dispositif d'accrochage, permettant de superposer à l'assemblage une précontrainte opposée par l'intermédiaire de l'organe auxiliaire et de l'organe de mise en précontrainte, permet une amélioration très significative de la liaison, toutes autres conditions étant par ailleurs identiques. Cette amélioration peut atteindre des valeurs de l'ordre de 50 % et plus de la valeur de décrochage entre la pièce et l'élément d'accrochage. Suivant un exemple de réalisation, la pièce est un tube et l'élément d'accrochage est un cylindre de diamètre supérieur au tube, et est fixé à celui-ci par une couche de colle, et l'organe auxiliaire est une tige au moins partiellement filetée, collée à l'intérieur du tube constituant la pièce, l'organe de mise en précontrainte étant une rondelle placée sur la tige filetée et qui est appliquée contre l'élément d'accrochage par serrage d'un écrou sur la tige filetée. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une pièce reliée à un élément d'accrochage selon l'art antérieur. - la figure 2A montre la pièce de la figure 1 soumise à la traction. - la figure 28 montre l'amplitude des contraintes de cisaillement dans le lien de colle entre la pièce et l'élément d'accrochage selon la figure 2A. - la figure 3 montre un premier mode de réalisation, général, du dispositif d'accrochage de l'invention. - la figure 4 montre un cas particulier d'un dispositif d'accrochage selon l'invention, appliqué à l'accrochage d'une pièce tubulaire. Selon l'art antérieur représenté aux figures 1, 2A, 2B, on relie une pièce 1 à un élément d'accrochage 2 par un lien de colle 3. Au repos, la pièce 1 et l'élément 2 occupent la position relative de la figure 1. Par contre, si on appuie l'élément d'accrochage 2 contre une pièce antagoniste 4 (par exemple une butée) et qu'une traction est appliquée dans la direction de la flèche F sur la pièce 1, les contraintes régnant dans le lien de colle 3 correspondent à la courbe 5 représentée à la figure 2B. Ce graphe montre qu a chaque extrémité du lien de colle 3 les contraintes de cisaillement atteignent des niveaux très importants (51, 52) alors que dans la partie intermédiaire M le niveau des contraintes est relativement faible 53. Le risque de cisaillement est de ce fait très important aux extrémités du lien de colle 3 (ou de la couche de colle).Or, en cas d'amorce de rupture, les efforts restant appliqués, la courbe 5 du graphe de la figure 2B se déforme en ce que la partie de faible amplitude 53 se rétrécit, les branches 51, 52 se rapprochant l'une de l'autre jusqu'à la rupture totale qui se produit très rapidement. L'explication donnée ci-dessus à propos d'une pièce 1, par exemple en forme de plaque et d'un élément d'accrochage 2 en forme de bloc avec un lien de colle 3 en forme de couche, s'applique de manière générale (en reprenant les mêmes références numériques) également à une pièce tubulaire 1 entourée d'un manchon 2 relié à la pièce tubulaire par un lien de colle 3. Dans ce cas, on a toujours le même profil de contraintes ou graphe de contraintes que celui de la figure 2B. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de la technique connue décrite ci-dessus grâce à un moyen exposé de manière générale ci-après, ces explications prenant appui sur la figure 3. Pour cette description on utilisera les mêmes références que ci-dessus pour désigner les mêmes parties. Ainsi, selon la figure 3, le dispositif d'accrochage d'une pièce 1 comprend un élément d'accrochage 2 travaillant en traction, relié par un lien de colle 3 à la pièce 1 ainsi qu'un organe auxiliaire 6 également relié à la pièce 1 par un lien de colle 7. Cet organe auxiliaire, représenté schématiquement par une pièce en L, comporte une branche 61 munie d'une vis 8 de mise en pression s'appuyant sur l'élément d'accrochage 2. Pour le réglage de la vis 8, on induit dans les liens 3, 7 une précontrainte agissant dans la direction opposée à celle des contraintes induites dans le lien de colle 3 par la traction F qui sera exercée sur la pièce 1. Lorsque cette traction est exercée, l'élément d'accrochage 2 est maintenu par exemple contre une butée comme la butée 4 de la figure 2A. La vis 8, représentée sous la forme d'une vis pointeau, permet de régler la précontrainte induite dans les liens de colle 3, 7. La figure 4 montre une variante de réalisation de l'invention appliquée à une pièce 1' cylindrique. Cette pièce 1' est reliée à l'élément d'accrochage 2' constitué par une couronne circulaire entourant la pièce 1' en étant reliée à cette pièce par le premier lien de colle 3'. Intérieurement, le tube 1' reçoit un organe auxiliaire 6' fixé contre la paroi intérieure du tube 3' par des liens de colle 7'. La pièce 6' est par exemple une tige filetée ce qui simplifie la réalisation et améliore en outre l'accrochage entre le lien de colle 7' et le tube 1' constituant la pièce. Du côté gauche, dans la mesure où la traction est exercée dans la direction de la force F, il y a un organe de mise en précontrainte constitué par une rondelle 61' et un écrou 62' vissés sur l'extrémité correspondante de la tige filetée. La rondelle 61' prend appui sur l'anneau 2'. En serrant l'écrou 62' on induit, notamment dans le lien de colle 3', une précontrainte opposée aux efforts qui seront exercés ultérieurement sur le lien ou couche de colle 3', lorsque la pièce 1' sera soumise à l'action de la force F. La présente invention est destinée à de nombreuses applications nécessitant une liaison sur une pièce en matière composite, dans laquelle il est difficile de réaliser des perçages ou d'accrocher directement des pièces avec des liaisons vissées comme par exemple des pièces en matière composite et notamment des éprouvettes tubulaires pour des essais de traction. La présente invention permet de multiples applications comme par exemple la fixation d'organes de liaison sur des éléments composites, par exemple des barres de torsion, la réalisation d'assemblages de poutres ou de treillis, l'arrimage de câbles de précontrainte en matière composite, la réalisation d'éprouvettes et de leur moyen d'accrochage pour effectuer des essais. La résistance très grande de la liaison ainsi réalisée entre la pièce en matière composite et l'élément d'accrochage permet, en particulier dans le cas d'éprouvettes, d'effectuer des études de comportement des matériaux composites, beaucoup plus poussées que cela n'était possible maintenant. En effet, le dispositif de liaison selon l'invention supprime complètement les effets de bord des liens de colle. Cela permet d'effectuer des études en multichargement des éprouvettes traction/compression/torsion/pression interne. Il est également possible d'exercer sur l'éprouvette des sollicitations statiques et cycliques de très haut niveau. De manière générale, le dispositif de liaison entre une pièce, par exemple métallique, et une pièce en matière composite, s'applique, quelle que soit la forme des deux pièces. Enfin, ce dispositif de fixation n'a aucune influence sur la réalisation ou sur la structure de la pièce en matériau composite de sorte qu'en cas d'essais, celles-ci ne sont nullement influencées. Cette remarque s'applique également pour les pièces techniques autres que les éprouvettes. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'accrochage d'une pièce travaillant en traction, munie d'un élément d'accrochage notamment pour une éprouvette, la pièce (1) étant reliée à l'élément d'accrochage (2) par un premier lien de colle (3), dispositif caractérisé en ce qu'il comprend - un organe auxiliaire (6) relié également à la pièce (1) par un lien de colle (7), - un organe de mise en précontrainte (8), s'appuyant sur l'organe auxiliaire (6) et sur l'élément d'accrochage (2) dans la direction opposée à celle de la traction, et permettant d'induire une précontrainte dans le lien de colle (3) de l'élément d'accrochage (2). 2") Dispositif d'accrochage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (1') est un tube et l'élément d'accrochage (2') est un cylindre de diamètre supérieur au tube (1'), et est fixé à celui-ci par une couche de colle (3'), et l'organe auxiliaire (6') est une tige au moins partiellement filetée, collée à l'intérieur du tube (2') constituant la pièce, l'organe de mise en précontrainte (61', 62') étant une rondelle (61') placée sur la tige filetée et qui est appliquée contre l'élément d'accrochage par serrage d'un écrou (62') sur la tige filetée (6').