Brevet FR2784462A1 — publié le 20000414

Le domaine technique de l'invention est celui des machines d'essais en compression triaxiale. Lors de l'analyse d'un matériau il est utile de connaître un maximum de caractéristiques pour une utilisation optimale. Les tests de compression triaxiale viennent compléter de simples tests de compression uniaxiale. Ces derniers sont très simples à mettre en oeuvre mais se révèlent parfois insuffisants. Dans ce domaine plusieurs réalisations ont déjà été proposées. Des machines permettent d'obtenir directement une contrainte triaxiale. Elles offrent la possibilité de régler séparément la pression de fluide et la force de compression axiale. En conséquence, deux asservissements sont nécessaires au pilotage de ces machines. Elles ont un coût de revient très élevé. Dans ce mme domaine technique on connaît le brevet US 4615221 qui décrit un montage adaptable sur une machine de compression uniaxiale pour obtenir une compression multiaxiale. Ce montage se compose d'un corps creux dans lequel on place l'échantillon à tester et d'un vérin sur lequel on vient appliquer une force. Ce vérin a deux effets. D'une part il transmet l'effort à un second vérin qui lui-mme exerce l'effort de compression sur l'éprouvette. D'autre part il comprime un fluide. Ce dernier est alors transmis dans le corps par l'intermédiaire d'un capillaire extérieur. Cela a pour conséquence la mise sous pression de l'éprouvette. Elle est alors soumise à un effort de compression axiale et une pression radiale. Ce montage présente un certain nombre d'inconvénients qui proviennent essentiellement de l'utilisation d'un capillaire extérieur. En effet il doit tre réalisé dans un matériau ductile pour pouvoir tre plié, il n'est donc pas possible de le soumettre à de très fortes pressions ( > 10000 bars). De plus les liaisons avec le montage sont très difficiles à réaliser. En effet il faut mettre en oeuvre des joints haute pression. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un montage qui ne présente pas de risque de rupture d'un capillaire extérieur ou de fuites aux jonctions entre le capillaire et le corps du montage. Pour ce faire l'invention a pour objet un dispositif hydraulique de compression triaxiale comprenant un corps, une source de pression hydraulique, une chambre dans laquelle est placée une éprouvette ainsi qu'un premier piston situé entre la source de pression et l'éprouvette caractérisé en ce que ce piston comporte un moyen permettant la circulation du fluide entre la source de pression et la chambre. Le moyen est de préférence un canal longitudinal dans le premier piston. Il peut également se constituer d'un canal en T. La source de pression peut tre un second piston qui comprime le fluide. Le premier piston peut comporter de préférence au moins deux sections le long de son axe longitudinal. Le dispositif peut comporter au moins un moyen de récupération de fuites de fluide disposé sur les parois en contacts avec le premier piston. La source de pression, le premier piston et la chambre sont de préférence sur un mme axe. On préfère que le premier piston ait une section circulaire. Ce dispositif présente l'avantage de supprimer le risque de rupture du capillaire. Il est ainsi possible d'utiliser le montage à des pressions > 10000 bars. De plus les liaisons capillaires sur le corps sont supprimées, par conséquent il n'y a plus de problème de fuites potentielles sur ce capillaire. Les améliorations majeures du montage sont donc une simplification du schéma fonctionnel menant à une très nette amélioration des performances générales. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée, non limitative ci-dessous. Cette description sera faite en regard de la figure 1 qui représente une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention. En référence à cette figure on voit un dispositif de compression triaxiale. Ce dispositif se compose d'un corps, formé de deux parties 3,4, maintenues par des flasques 1,2, serrées par des vis 22 et des écrous 20. Il comporte des alésages 9,11 qui reçoivent un piston 6 comprenant quatre sections : une section amont 6a de surface 14, une section avale 6b de surface 15, une section de transition 6c et une section d'appui 6d. La section amont 6a est supérieure à la section avale 6b ; la section de transition 6c permet de les relier. C'est la section d'appui 6d qui vient en contact avec une éprouvette 10. La section du piston est circulaire. En outre le piston 6 comporte un canal en T 13. Il se compose d'un perçage 13a sur l'axe longitudinal du piston 6 débouchant dans un second perçage 13b perpendiculaire au canal 13a. Un piston 5 est situé dans l'alésage 9. C'est sur ce piston 5 que la force de la machine de compression uniaxiale sera appliquée. Il permet de comprimer un fluide dans la chambre 16 en amont du piston 6. En avale du piston 6 se trouve une chambre 17 qui contient le fluide et une entretoise 8 de forme tubulaire enserrant l'éprouvette 10. Dans la partie opposée de cette dernière chambre 17 par rapport au piston 6 on trouve un support 7 sur lequel repose l'éprouvette 10. Au voisinage de l'interface entre les parties 3 et 4 on trouve un moyen d'évacuation d'éventuelles fuites entre le piston 6 et l'alésage 9,11. Il se constitue d'un perçage 12 transversal pratiqué dans la partie 3 du corps, d'une prise 18 et d'un conduit 19. Le fonctionnement du dispositif de compression triaxiale est le suivant. Il faut dans un premier temps déterminer les dimensions du piston 6 à utiliser, en particulier les sections des parties 6a et 6b. Son choix va dépendre des contraintes à exercer sur l'éprouvette 10. En effet la compression axiale est proportionnelle au rapport des surfaces 14 et 15. L'éprouvette 10 est placée dans la chambre 17 avec l'entretoise 8, les autres éléments sont alors assemblés et les chambres remplies de. fluide. Le dispositif est placé de sorte que la machine de compression applique une force sur le piston 5. Celui-ci va comprimer à une pression donnée le fluide présent dans la chambre 16. Le piston 6 subit sur sa surface 14 la pression donnée. Il descend et applique une force proportionnelle au rapport des surfaces 14 et 15 sur l'éprouvette 10. En mme temps le canal 13 met la chambre 17 à la pression donnée. L'éprouvette 10 est alors soumise à la force axiale transmise par le piston 6 et à une contrainte radiale due à la pression donnée. Durant l'essai le piston 6 est quasiment statique. Lors de la rupture de l'éprouvette 10 la pression donnée chute brutalement le piston 6 se met à descendre et vient alors en buté sur l'entretoise 8. La chute de pression est détectée par la machine de compression, l'essai est alors terminé. Il est possible en connaissant la force appliquée par la machine de compression et le rapport des surfaces 14 et 15 de déterminer les contraintes qui règnent dans l'éprouvette 10 au moment de la rupture. Bien entendu, diverses modifications peuvent tre apportées par l'homme de l'art au dispositif de compression triaxiale qui vient d'tre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1) Dispositif hydraulique de compression triaxiale comprenant un corps (3,4), une source de pression hydraulique, une chambre (17) dans laquelle est placée une éprouvette (10) ainsi qu'un premier piston (6) situé entre la source de pression et l'éprouvette (10) caractérisé en ce que ce piston (6) comporte un moyen (13) permettant la circulation du fluide entre la source de pression et la chambre (2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen (13) est un canal longitudinal dans le piston 6. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen (13) est un canal en T. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de pression est un second piston (5) qui comprime le fluide. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier piston (6) comporte au moins deux sections le long de son axe longitudinal. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de récupération (18,19) de fuites de fluide disposé sur les parois en contacts avec le premier piston. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de pression, le premier piston et la chambre sont sur un mme axe. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier piston a une section circulaire.