Brevet FR2886403A1 — publié le 20061201

L'invention se rapporte à un collier de mesure de la déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais de compression, notamment uniaxiale ou triaxiale. Elle trouvera une application particulière dans une cellule triaxiale polyvalente d'essais pour géomatériaux d'échantillons de roche, de sol, de matériaux cimentaires ou de matériaux fabriqués, sur les sites de prélèvement, dans des conditions d'essais des laboratoires. Ces échantillons, encore appelés éprouvettes, de forme cylindrique, peuvent être soumis à différentes conditions de pression, de chargement, de température, et de drainage, ces paramètres pouvant être contrôlés à l'aide de capteurs de pression, de température, de déplacement interne ou externe. Les contraintes de pression peuvent être dirigées axialement et/ou sur la face latérale de l'échantillon. On connaît du document FR-2.566.531 un capteur de déplacement latéral, se présentant sous la forme d'un collier, constitué par une pluralité de rouleaux parallèles, articulés entre eux, et aptes à enserrer l'échantillon maintenu par un système à ressort. Ce collier permet de mesurer la déformation latérale de l'échantillon en mesurant l'écartement des deux derniers rouleaux. On connaît du document FR-2.663.121 une cellule triaxiale d'essais polyvalente pour géomatériaux. Cette cellule comprend une chambre de pression à l'intérieur de laquelle est placée l'éprouvette cylindrique. Elle comprend au moins un vérin de compression apte à exercer une poussée uniaxiale longitudinalement à l'éprouvette. Une pression latérale, et plus particulièrement radiale, est exercée sur l'éprouvette en soumettant la face latérale de ladite éprouvette cylindrique à la pression d'un fluide. Un système hydraulique de compensation permet par ailleurs d'équilibrer les efforts longitudinaux et radiaux. Aussi, l'échantillon est immergé dans un fluide, tel que de l'huile, et est protégé dudit fluide au moyen d'un fourreau se présentant sous la forme d'un manchon constitué par une membrane élastique. Afin de mesurer la déformation latérale de l'échantillon, un collier du type connu, constitué de rouleaux, est placé autour du fourreau en le ceinturant. Néanmoins, un tel collier s'avère peu satisfaisant, car ces rouleaux ont tendance à s'imprimer dans la paroi élastique de la membrane, entravant ainsi leur déplacement par roulement autour de la périphérie du manchon. En outre, il a été constaté que l'élasticité de la paroi de la membrane fausse la mesure, le collier mesurant la déformation latérale de l'échantillon, mais également la déformation latérale de ladite membrane. Par ailleurs, le collier connu précité, constitué de rouleaux, s'avère relativement encombrant et nécessite une cellule d'essais dont la chambre de pression est de dimension suffisamment grande, notamment en largeur, pour pouvoir être installé. Le but de la présente invention est de proposer un collier de mesure de la déformation latérale d'une éprouvette qui pallie les inconvénients précités, permettant ainsi d'augmenter la précision des mesures. Un autre but de l'invention est de proposer un collier de mesure simple de réalisation et à faible coût de revient. Un autre but de l'invention est de proposer un fourreau de protection pour éprouvette spécifique, adapté pour être utilisé avec un collier conforme à l'invention. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant 25 donné qu'à titre indicatif, et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention concerne tout d'abord un collier de mesure de déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais en compression, notamment uniaxiale ou triaxiale, caractérisé en ce que le collier est constitué par un anneau métallique ou un anneau en matériaux composites, apte à enserrer ladite éprouvette, ouvert, et dont les extrémités libres sont écartées d'une distance A, ledit collier présentant en outre des moyens de mesure directement ou indirectement, de l'écartement A, desdites extrémités libres de l'anneau, constitués par au moins une jauge de contrainte. L'invention concerne également un fourreau, destiné à être utilisé dans une cellule d'essais, afin de protéger une éprouvette, notamment minérale, de roche et/ou de sol, de béton, ledit fourreau étant constitué par un manchon élastique et apte à coopérer avec un collier de mesure notamment conforme à l'invention. Selon l'invention, le manchon présente dans sa paroi au moins deux points durs régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon, et aptes à constituer des points d'appui pour ledit collier. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un collier de mesure conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus schématique du collier de mesure tel qu'illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective d'un fourreau de protection conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue selon la coupe horizontale IV-IV telle qu'illustrée à la figure 3, - la figure 5 est une vue de détail telle qu'illustrée au cadre V- V. L'invention concerne tout d'abord un collier de mesure de la déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais de compression, 25 notamment uniaxiale ou triaxiale. On entend par déformation latérale, une déformation de l'éprouvette dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'éprouvette cylindrique. Selon l'invention, le collier 1 est constitué par un anneau 2 métallique ou un anneau en matériaux composites, apte à enserrer ladite éprouvette. L'anneau 2 est ouvert. Ses extrémités libres 3 de l'anneau sont 2886403 4 écartées d'une distance A. Ledit collier 1 présente en outre des moyens 5 de mesure directement ou indirectement, de l'écartement A, desdites extrémités libres 3 de l'anneau 2, moyens constitués par au moins une jauge de contrainte 6. L'anneau métallique ou en matériaux composites peut être monobloc ou encore être constitué de deux parties jointes, par exemple par soudure, notamment rigide ou semi-rigide. Selon un mode de réalisation, les moyens 5 de mesure de l'écartement desdites extrémités libres de l'anneau sont constitués par quatre 10 jauges de contrainte. Selon un mode de réalisation particulier, illustré à la figure 1 ou 2, les moyens de mesure 5 sont constitués, d'une part, par une lame élastique 7 équipée de ladite au moins une jauge de contrainte 6, ladite lame élastique 7 étant précontrainte et assujettie à l'une des extrémités libres 3 de l'anneau 2, et d'autre part, d'un doigt de contact 8, assujetti à l'autre extrémité de l'anneau, et apte à provoquer le fléchissement de la lame élastique lors de la déformation du collier. Les extrémités libres de l'anneau 3 sont constituées chacune par une protubérance de matière, sensiblement parallèles l'une à l'autre. Telle qu'illustrée à la figure 1 ou 2, ladite lame élastique 7 est disposée à une extrémité 3 du collier 1, maintenue sensiblement perpendiculaire au plan du collier, par l'une de ses extrémités. La ou les jauges de contrainte sont instrumentées, selon une technique connue, avec un dispositif de mesure électrique, apte notamment à mesurer les variations de résistance de la jauge. Ce dispositif, après étalonnage permet ainsi de retrouver la déformation de l'éprouvette. Avantageusement, la lame élastique est précontrainte, c'est-à-dire sollicitée même lorsque le collier est au repos, afin que les valeurs mesurées par le dispositif de mesure électrique soient fiables et continues. La ou les jauges de contrainte peuvent être assujetties à la lame élastique par collage. Selon un mode de réalisation, le doigt de contact 8 est disposé sensiblement perpendiculairement à la lame élastique 7, le collier présentant en outre des premiers moyens de réglage de la position du doigt de contact par rapport à ladite lame élastique. Tel qu'illustré aux figures 1 et 2, le doigt de contact 8 est fileté, se présentant notamment sous la forme d'une vis, et apte à coopérer avec le taraudage d'un alésage réalisé à l'une des extrémités libres 3 de l'anneau 2. Le doigt de contact 8 est alors vissé, monté traversant au niveau d'un flanc 15 s'élevant d'une dite protubérance formant une dite extrémité libre 3. Selon un mode de réalisation, l'une des extrémités libres 3 de l'anneau 2 présente une mâchoire de serrage 9, apte à maintenir ladite lame élastique 7. Telle qu'illustrée à la figure 1, unedite protubérance de 15 matière, formant unedite extrémité libre 3, présente un épaulement contre lequel un mors 16 vient serrer la lame élastique 7, au niveau de son extrémité basse, notamment au moyen d'une vis de serrage 17. Selon un mode de réalisation, les extrémités libres 3 de l'anneau 2 sont reliées par des moyens élastiques 10 en extension. Les moyens élastiques 10 permettent avantageusement de précontraindre la lame élastique 7. Le collier peut présenter en outre des moyens de réglage de la force de rappel des moyens élastiques 10. Les moyens élastiques 10 peuvent notamment prendre la forme d'un ressort en extension ou encore la forme d'un joint torique. Les deux extrémités libres 3 de l'anneau 2 peuvent être reliées par les moyens élastiques 10 au niveau de deux points d'accroche 11, 12, le collier présentant en outre des seconds moyens de réglage 13, 14 de la position d'un point d'accroche 12 par rapport à l'une des extrémités libres 3 de l'anneau 2. Lesdits seconds moyens de réglage sont illustrés par exemple aux figures 1 et 2. Pour faciliter leur illustration, lesdits seconds moyens de réglage ont été illustrés en dessous des extrémités libres 3 du collier à la figure 1 et dans le prolongement desdites extrémités libres 3 à la figure 2. Aussi, avantageusement, un point d'accroche 13 est constitué par un élément 13 monté à coulissement, suivant la direction longitudinale des moyens élastiques, au niveau d'une dite extrémité libre 3 de l'anneau. Cet élément est taraudé, pour être traversé par une vis de positionnement 14, apte à faire appui sur un côté d'unedite extrémité libre 3. Selon un mode de réalisation non illustré, les deux extrémités libres 3 de l'anneau sont, notamment, traversées par une tige de guidage, notamment au niveau d'un alésage traversant lesdites extrémités libres 3. Cette tige de guidage, montée à coulissement au niveau d'au moins une dite extrémité libre 3, a pour fonction que le collier 1 se déforme de manière contrôlée, notamment sans torsion, afin que lesdites extrémités libres 3 restent maintenues sensiblement en vis-à-vis. Cela étant, l'invention concerne également un fourreau 20, destiné à être utilisé dans une cellule d'essais, telle que par exemple celle décrite dans le document FR-2.663.121, afin de protéger une éprouvette 21, notamment minérale, de roche et/ou de sol, de béton, ledit fourreau 20 étant constitué par un manchon élastique 22, et apte à coopérer notamment avec un collier de mesure conforme à l'invention. Selon l'invention, le manchon 22 présente dans sa paroi au moins deux points durs 24, régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon 22 et aptes à constituer des points d'appui pour ledit collier 1. Le manchon peut être réalisé à partir d'une membrane élastique notamment à partir d'un élastomère. Tel qu'illustré à la figure 4, le manchon présente, selon un mode de réalisation, quatre points régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon à 90 . Ces points durs seront avantageusement constitués par un matériau présentant une rigidité supérieure à la membrane et une rigidité supérieure à l'échantillon de telle façon que leur déformation soit négligeable par rapport à la déformation de l'éprouvette. Ces points durs pourront être constitués notamment d'une matière métallique. Selon un mode de réalisation, chaque point dur 24 est constitué par un insert, d'épaisseur sensiblement égale au moins à l'épaisseur de la paroi du manchon, et affleurant des deux côtés de ladite paroi. L'insert présente en outre des moyens d'enchevêtrement 25, 26 pour le maintien dudit insert au manchon. Les moyens d'enchevêtrement pourront être constitués par un tenon latéral 25, apte à s'étendre, suivant la paroi du manchon, comme le montre la figure 4, à l'intérieur d'une mortaise 26 pratiquée dans ladite paroi de telle façon à constituer une chicane assurant l'étanchéité de la membrane au fluide. Avantageusement, tel qu'illustré en pointillés à la figure 3, le tenon latéral est continu sur le pourtour de l'insert. Ainsi, tel qu'illustré à la figure 5, lors de la déformation de la membrane, le tenon 25 est apte à glisser dans la mortaise 26 pratiquée dans la membrane assurant la fonction d'étanchéité même lors de déformations. L'insert peut être avantageusement arqué d'un rayon de courbure sensiblement égal au rayon de courbure de la paroi du manchon. Avantageusement, le tenon latéral est avantageusement arqué de la même manière. Le manchon peut être notamment réalisé en silicone. Le manchon est avantageusement surmoulé dans un moule où les inserts sont préposition nés. Par exemple, l'opération de moulage est réalisée sous vide pour prévenir l'apparition de bulles. Naturellement, d'autres modes de réalisation, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Collier (1) de mesure de la déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais de compression, notamment uniaxiale ou triaxiale, caractérisé en ce que le collier (1) est constitué par un anneau (2) métallique ou un anneau en matériaux composites, apte à enserrer ladite éprouvette, ouvert, et dont les extrémités libres (3) sont écartées d'une distance A, ledit collier présentant en outre des moyens (5) de mesure, directement ou indirectement, de l'écartement A, desdites extrémités libres (3) de l'anneau (2), constitués par au moins une jauge de contrainte (6). 2. Collier (1) selon la revendication 1, dans lequel les moyens (5) de mesure sont constitués, d'une part, par une lame élastique (7) équipée de ladite au moins une jauge de contrainte (6), ladite lame élastique (7) étant précontrainte et assujettie à l'une des extrémités libres (3) de l'anneau (2), et d'autre part, d'un doigt de contact (8) assujetti à l'autre extrémité de l'anneau et apte à provoquer le fléchissement de la lame élastique (7) lors de la déermatiôri âü collier. 3. Collier (1) selon la revendication 2, dans lequel le doigt de contact (8) est disposé sensiblement perpendiculairement à la lame élastique (7), le collier présentant en outre des premiers moyens de réglage de la position du doigt de contact par rapport à ladite lame élastique. 4. Collier selon la revendication 3, dans lequel le doigt de contact (8) est fileté et apte à coopérer avec le taraudage d'un alésage réalisé à l'une des extrémités libres (3) de l'anneau (2). 5. Collier selon la revendication 2, dans lequel l'une des 25 extrémités libres (3) de l'anneau (2) présente une mâchoire de serrage (9) apte à maintenir ladite lame élastique (7). 6. Collier selon la revendication 2, dans lequel les extrémités libres (3) de l'anneau (2) sont reliées par des moyens élastiques (10) en extension. 7. Collier selon la revendication 6 présentant en outre des moyens de réglage de la force de rappel des moyens élastiques. 2886403 9 8. Collier selon la revendication 7, dans lequel les deux extrémités libres (3) de l'anneau (2) sont reliées par les moyens élastiques (10) au niveau de deux points d'accroche (11, 12), le collier présentant en outre des seconds moyens de réglage (13, 14) de la position d'un point d'accroche (12) par rapport à l'une des extrémités libres (3) de l'anneau (2). 9. Fourreau (20), destiné à être utilisé dans un cellule d'essai, afin de protéger une éprouvette, notamment minérale, de roche et/ou de terre, ledit fourreau étant constitué par un manchon (22) élastique, et apte à coopérer avec un collier (1) de mesure, notamment selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (22) présente dans sa paroi au moins deux points durs (24) régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon (22) et aptes à constituer des points d'appui pour ledit collier 10. Fourreau (20 selon la revendication 9, dans lequel chaque point dur (24) est constitué par un insert d'épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi du manchon (22) et affleurant des deux côtés de ladite paroi, l'insert présentant en outre des moyens d'enchevêtrement (25, 26) pour le maintien dudit insert au manchon (22). 11. Fourreau selon la revendication 11, dans lequel les moyens d'enchevêtrement sont constitués par un tenon (25) latéral apte à s'étendre suivant la paroi du manchon à l'intérieur d'une mortaise (26) pratiquée dans ladite paroi de telle façon à constituer une chicane assurant l'étanchéité du manchon au fluide. 12. Fourreau (20) selon la revendication 9, dans lequel l'insert est arqué d'un rayon de courbure sensiblement égal au rayon de courbure de 25 la paroi du manchon (22).