Brevet FR2841652A1 — publié le 20040102

La présente invention se rapporte au domaine des tests mécaniques normalisés sur des éprouvettes. L'invention s'applique plus particulièrement à des tests sur des matériaux métalliques, mais ne se limite pas à ces seuls matériaux. L'invention permet d'appliquer aux éprouvettes un chargement en torsion combiné à des chargements en traction/compression. Des moyens actuels de mise en traction d'éprouvettes permettent d'appliquer des couples de torsion en même temps que de la tension, ou de la compression, mais ce sont des dispositifs coteux et difficiles à mettre en oeuvre. Ainsi, l'invention concerne un dispositif d'essai sur une éprouvette normalisée placée dans les mors d'une presse de traction/compression. Il comprend deux éléments fixés chacun sur chaque extrémité de l'éprouvette, lesdits deux éléments comportant des moyens de guidage longitudinal et de guidage circonférentiel des éléments entre eux, et des moyens de mise en rotation des éléments l'un par rapport à l'autre. Chaque élément peut comporter un disque centré sur l'axe longitudinal de l'éprouvette prolongé par des pièces en portion de cylindre. Les moyens de mise en rotation peuvent comporter au moins un vérin porté par une pièce en portion de cylindre et d'axe orthogonal à l'axe longitudinal de ladite éprouvette. Les moyens de guidage longitudinal et circonférentiel peuvent comporter des cages à billes, ou équivalents. Au moins un des mors de la presse peut comporter un système rotulant en liaison avec le bâti. Les éléments peuvent posséder une symétrie axiale de façon que la mise en rotation se fasse par un couple de forces. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation, nullement limitatif, illustré par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 montre schématiquement l'installation dans laquelle est intégré le dispositif selon l'invention; - la figure 2 montre schématiquement le principe du dispositif; - les figures 3 et 4 montrent des détails de réalisation en coupe partielle. Le dispositif selon la présente invention est un système mécanique simple permettant d'appliquer un couple de torsion constant sur une éprouvette normalisée. On peut conjointement appliquer des efforts de traction, ou de compression, afin de réaliser des essais jusqu'à la rupture, ou des essais de fatigue. A partir d'une presse de traction-compression uniaxiale classique, ce dispositif permet de rajouter une composante de torsion constante sur l'éprouvette afin de réaliser des essais multiaxes. Ce dispositif s'adapte directement sur les plats d'extrémité d'une l'éprouvette normalisée. Ces plats doivent être suffisamment longs afin de pouvoir y fixer les deux parties des éléments principaux du dispositif et être serrés dans les mors de la presse, comme dans tout montage classique. La figure 1 montre schématiquement l'installation dans son ensemble: l'éprouvette 1 est fixée par ses deux extrémités 2 et 3 aux deux parties 4 et 5 d'une presse de traction/compression (non représentée). Le dispositif selon l'invention, référencé 6, se fixe sensiblement concentriquement à l'éprouvette 1 directement sur les deux plats d'extrémités 2 et 3. Les mors 7 et 8 de la presse sont serrés sur les extrémités 2 et 3 de l'éprouvette. Au moins un système de type rotule 9 est intercalé entre un mors 8 et un coté 5 du bâti de la presse. Par système rotulant, il faut comprendre un système permettant de compenser un désalignement et une torsion induite. Ce système peut être réalisé par tout ce qui est à la disposition de l'homme du métier, et a donc pour fonction d'éviter l'introduction de toute contrainte parasite qui pourrait apparaître du fait du montage sur la presse. La figure 2 illustre le dispositif selon l'invention monté sur les extrémités 2 et 3 d'une éprouvette. Le dispositif comprend deux flasques, ou disques, 10 et 11 comportant des moyens de liaison longitudinale et axiale (non représentés), par exemple par vis radiales, avec les plats de l'éprouvette. Chacun des flasques se prolonge longitudinalement par des pièces 12, 13, sensiblement en portion de cylindre de même axe que celui de l'éprouvette. Des plaques de guidage, ou de centrage, 14 et 15 sont fixées sur chacun des flasques 10 et 11 de manière à s'appuyer respectivement sur les pièces 13 et 12 pour compléter le guidage en rotation et en longitudinal. L'appui, ou le contact, de ces plaques sur les pièces cylindriques se fait par l'intermédiaire de moyens de roulement, ou de glissières, de façon que le frottement soit nul, ou tout au moins négligeable, dans toutes les directions, notamment axiale ou circonférentielle, puisque ce sont les seules libertés des éléments 10, 11. Ces moyens, non représentés sur la figure 2, sont illustrés par la figure 3. La largeur des pièces 12 et 13 est telle qu'un espace 16 est ménagé entre elles, espace qui permet de fixer des moyens 17 de mise en rotation des flasques 10 et 11 entre elles. Ces moyens peuvent comporter au moins un vérin 18 dont la tige est sensiblement orthogonale à un rayon des flasques 10 et 11, et un chemin de roulement 19 intercalé entre les extrémités des tiges de vérins et l'appui sur la pièce 12 ou 13 opposée. Les détails du montage des moyens de torsion, ou de mise en rotation, 17 sont illustrés sur la figure 4. D'autres dispositifs de mise en rotation des flasques 10 et 11 peuvent être envisagés, par exemple des tiges filetées. Il est clair que le dispositif 6 est de préférence conçu avec une symétrie axiale de façon que les efforts de mise en torsion, ou rotation, soient équilibrés. C'est-à-dire qu'il comporte au moins deux systèmes 17 portés par chacune des pièces 12 et 13 et s'appuyant sur l'autre. La figure 3 montre une réalisation du guidage des pièces 12, 13 respectivement dans les plaques 15, 14. Les pièces internes 13, 12 comportent des évidements 20 dans lesquels on place des cages 21 à billes 22. Ainsi, le guidage se fait avec un minimum de frottement dans toutes les directions, notamment circonférentielle et axiale. La figure 4 montre en coupe partielle un vérin de mise en torsion, par exemple fixé sur la pièce 12 et appuyant sur la pièce 13. Il comprend un corps 23 vissé sur la pièce 12 par l'intermédiaire d'une douille filetée 24. Un orifice fileté 25 permet la connexion avec une conduite d'air, ou d'huile, sous pression. Le piston 26 prolongé par une tige 27 appuie sur une cage 28 à galets, ou à aiguilles, 29. Il est clair que la force d'appui est perpendiculaire à un rayon, et orthogonale à l'éprouvette. Un tel dispositif permet de faire des tests fiable en fatigue en torsion/tension compte tenu des guidages sans frottement en axial et en torsion. De plus, le dispositif n'interfère pas avec la presse uniaxiale conventionnelle. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'essai sur une éprouvette normalisée (1) placée dans les mors (7, 8) d'une presse de traction, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments (10, 11) fixés chacun sur chaque extrémité (2, 3) de l'éprouvette, lesdits deux éléments comportant des moyens de guidage longitudinal et de guidage circonférentiel (12, 15; 13, 14) desdits éléments entre eux, et des moyens de mise en rotation (17) desdits éléments l'un par rapport à l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque élément comporte un disque ((10, 11) centré sur l'axe longitudinal de l'éprouvette prolongé par des pièces (12, 13) en portion de cylindre. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens (17) de mise en rotation comportent au moins un vérin (18) porté par une pièce en portion de cylindre et d'axe orthogonal à l'axe longitudinal de ladite éprouvette. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de guidage longitudinal et circonférentiel comportent des cages à billes (21), ou équivalents. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un des mors de ladite presse comporte un système rotulant (9) en liaison avec le bâti. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits éléments possèdent une symétrie axiale de façon que la mise en rotation se fasse par un couple de forces.