Brevet FR2718529A1 — publié le 19951013

La présente invention concerne un perfectionnement aux éprouvettes pour essais de résilience (essais de résistance au choc) des matériaux. Dans des éprouvettes connues de ce genre, il existe une entaille usinée, profilée et disposée de façon à ce que la rupture de l'éprouvette se produise toujours à partir du fond de cette entaille et selon un plan de cassure bien défini; toutefois, ces éprouvettes sont essayées (soumises à l'essai de choc) à l'état libre et ainsi elles ne sont pas représentatives de l'état réel du matériau constitutif d'une structure ou d'un matériel en service, lequel matériau est le siège de contraintes internes, notamment de contraintes de tractions, de nature dangereuse vis à vis du risque de rupture, induites par les efforts extérieurs appliqués à cette structure ou à ce matériel en service. Le perfectionnement selon la présente invention permet de remédier à cet inconvénient. En effet, ce perfectlonnement est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de maintenir l'éprouvette de rési- lience dans un état précontraintet de la soumettre dans cet état à 1' essai de choc, sans perturber le processus dudit essai. Selon une réalisation de l'invention, le moyen permettant de maintenir l'éprouvette de résilience dans un état précontraint comporte une cale profilée, calibrée, engagée dans l'entaille de l'éprouvette, par l'intermédiaire d'un dispositif de guidage faisant partie, ou non, de cette éprouvette; cette cale est engagée dans l'entaille au stade de la mise sous contrainte de l'éprouvette, sur laquelle on exerce des efforts extérieurs qui ont pour effet de courber (fléchir) l'éprouvette et d' augmenter l'ouverture de l'entaille: l'introduction de la cale dans 1' entaille ainsi élargie à son entrée empêche cette entaille de reprendre son ouverture initiale lorsque les efforts extérieurs exercés sur 1' éprouvette sont supprimés; ainsi, après suppression des efforts extérieurs, l'éprouvette conserve la courbure et l'état de contrainte correspondant qui lui ont été imposés par application de ces efforts; en fait, par remplacement des efforts extérieurs par la cale, les zones de compression sont déplacées, mais la zone des tensions (tractions) maximales reste localisée au droit du fond d'entaille, c'est à dire dans la zone utile de l'éprouvette vis à vis de l'essai de choc. La présence de la cale dans l'entaille ne gene en rien l'exécution de l'essai de choc, car cette cale se trouve libérée dès le début de la rupture de l'éprouvette, par choc sur la face opposée à celle comportant l'entaille; lorsque l'éprouvette comporte, en plus de l'entaille ellemême, un dispositif de guidage de la cale intégré à l'éprouvette, celuici est agencé de part et d'autre de l'entaille de sorte qu'il ne gêne pas la rupture de l'éprouvette en deux fragments libres à partir du fond d'entaille. Selon une autre réalisation de l'invention, le moyen permettant de maintenir l'éprouvette de résilience dans un état précontraint comporte une vis disposée dans le corps de l'éprouvette: le trou fileté recevant cette vis débouche par un flanc de l'entaille et l'extrémité de la vis vient appuyer sur l'autre flanc de cette entaille; cette vis est serrée au stade de la mise sous contrainte de l'éprouvette, que l'on soumet à des efforts extérieurs ayant pour effet de courber (fléchir) l'éprouvette et d'augmenter l'écartement des deux flancs de l'entaille: le serrage de la vis contre le flanc d'entaille opposé au flanc par lequel débouche cette vis empêche ces deux flancs de reprendre leur écartement initiale lorsque les efforts extérieurs exercés sur l'éprouvette sont supprimés; ainsi, après suppression des efforts extérieurs, l'éprouvette conserve la courbure et l'état de tension correspondant qui lui ont été imposés par ces efforts; la mise sous contrainte de l'éprouvette peut aussi être obtenue uniquement par le serrage de la vis, sans exercer d'efforts autres que le couple de serrage de cette vis. La présence de la vis ne perturbe en rien l'exécution de l'essai de choc, car cette vis laisse la rupture de l'éprouvette se produire en deux fragments, sans élément de liaison entre eux. Les dessins joints illustrent, à titre d'exemple, deux modes de réalisation correspondant à la description qui précède. La figure 1 représente, en perspective, la cale (1), en forme de lamelle calibrée, dont 11 épaisseur el est supérieure à la largeur ( ouverture ) e2 de l'entaille (2) usinée dans l'éprouvette de résilience (3) et dont une extrémité (4) est en forme de coin; la figure 2 représente, en coupe, la cale calibrée (1) engagée dans l'entaille (2) de l'éprouvette de résilience (3) maintenant cette éprouvette (3) à l'état précontraint qui lui a été imposé par des efforts extérieurs et prête à être soumise dans cet état à l'essai de choc (sur la face Opposée à celle comportant la cale calibrée engagée dans l'entaille). La figure 3 représente, en coupe, l'éprouvette de résilience (5) munie de la vis (6) débouchant par un flanc (7) de l'entaille (8) et dont l'extrémité vient appuyer sur l'autre flanc (9) de cette entaille (8); le serrage de cette vis (6) maintient l'éprouvette (5) à l'état précontraint et prête à être soumise dans cet état à l'essai de choc. Des variantes peuvent être apportées à ces modes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. Le perfectionnement apporté aux éprouvettes de résilience, objet de la présente invention, peut etre mis en oeuvre pour effectuer l'essai de résilience des matériaux dans l'état de contrainte qu'ils présentent dans les structures et les matériels en service, surtout lorsque la résilience des matériaux constitue un paramètre critique de la sécurité d'une construction, et tout particulièrement dans le cas des matériaux entrant dans les constructions nucléaires(cuVeS de réacteurs notamment). Nota: par état de contrainte d'un matériau ou d'une éprouvette on désigne dans ce texte l'état de ce matériau ou de cette éprouvette sous l'effet des forces qui leur sont appliquées. REVENDICATIONS 1) Perfectionnement aux éprouvettes de résilience du type à entaille usinée, ce perfectionnement étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de maintenir l'éprouvette dans un état de contrainte sans perturber l'exécution de l'essai de résilience, lesdits moyens comprenant une cale (1), profilée, dont une extrémité est en forme de coin (4), laquelle cale (1) est engagée dans l'entaille (2) de cette éprouvette (3) et maintient l'élargissement de l'ouverture de l'entaille (2) et la courbure de l'éprouvette (3) qui résultent de sa mise sous contrainte préalable. 2) Eprouvette de résilience perfectionnée selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens permettant de maintenir l'éprouvette dans un état de contrainte comportent une vis (6) solidaire de cette éprouvette (5), vis dont le serrage maintient l'écartement majoré des deux flancs (7)(9) de l'entaille (8) et la courbure de l'éprouvette (5) qui résultent de sa mise sous contrainte préalable.