Brevet FR2886402A1 — 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 béton et 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 les 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. 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 collier de mesure apte à coopérer avec un capteur de mesure de déplacement uniaxial standard. Un autre but de l'invention est de proposer un collier de mesure permettant d'augmenter ou de diminuer la sensibilité de la mesure. 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 apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donné qu'à titre indicatif et qui n'a 30 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 de 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 un palpeur de type transformateur différentiel à variation linéaire. 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 béton et matériaux cimentaires, 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 15 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 accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un collier conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique selon une coupe verticale du collier tel qu'illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue selon une coupe horizontale, partielle, du collier tel qu'illustré à la figure 1, - la figure 4 est une vue en perspective d'une éprouvette et d'un fourreau conformes à l'invention, - la figure 5 est une vue selon la coupe horizontale V-V telle qu'illustrée à la figure 4, - la figure 6 est une vue de détail du fourreau tel qu'illustré dans le cadre VI-VI. L'invention concerne tout d'abord un collier 1 de mesure de déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais de compression, 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 5 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 est ouvert. L'anneau métallique ou en matériaux composites peut être 10 monobloc ou encore être constitué de deux parties jointes, par exemple par soudure, notamment rigide ou semi-rigide. Les extrémités libres 3 de l'anneau 2 sont écartées d'une distance A. Ledit collier 1 présente en outre des moyens 8, 9 de mesure, directement ou indirectement de l'écartement A desdites extrémités libres 3 de l'anneau 2, moyens constitués par un palpeur de type transformateur différentiel à variation linéaire. Le palpeur de type transformateur différentiel à variation linéaire est encore connu sous l'appellation LVDT. Selon un mode de réalisation, le collier présente en outre des moyens mécaniques de renvoi de mesure. Aussi, tel qu'illustré à la figure 1, le corps globalement cylindrique du palpeur peut être assujetti à l'une des extrémités libres 3, perpendiculairement au plan du collier permettant ainsi de réduire l'encombrement latéral du dispositif. Selon un mode de réalisation, le palpeur 6 est assujetti à l'une des extrémités libres 3 de l'anneau, le doigt 8 du palpeur étant disposé sensiblement perpendiculaire au plan de l'anneau et apte à coopérer avec une came 9 assujettie à l'autre extrémité libre 3 de l'anneau. La came 9 est assujettie à une extrémité d'une tige 10 de 30 positionnement, et présente, notamment, une forme en portion de cône, dont la génératrice est apte à coopérer avec le doigt 8 du palpeur. Tel qu'illustré à la figure 1 ou 2, l'axe longitudinal de la tige de positionnement est disposé sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du corps du palpeur. Selon un mode de réalisation, la came présente une pente d'angle a par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du doigt 8 du palpeur permettant de régler la sensibilité de la mesure. Telle qu'illustrée à la figure 2, la génératrice de la portion de cône forme avec un plan parallèle au plan de l'anneau un angle a. Aussi, pour un déplacement relatif X entre les extrémités libres 3 de l'anneau 2, le doigt du palpeur se déplace d'une distance Y = tana. Le choix de l'angle a permet alors d'adapter le collier à la course du palpeur, voire même d'augmenter la sensibilité de la mesure. Ainsi, pour un angle supérieur à 45 , la came joue le rôle d'amplificateur mécanique. Avantageusement, la came peut être amovible. En fonction du palpeur employé, de l'utilisation ou encore de la sensibilité recherchée, il est ainsi possible de disposer d'un jeu de plusieurs cames présentant des angles a différents. Selon un mode de réalisation, au moins une extrémité libre 3 de l'anneau 2 présente un alésage traversant 11 perpendiculaire au plan de l'anneau, pour la fixation de la came 9 ou encore pour la fixation du corps du palpeur 6. Ledit alésage présente un alésage orthogonal 12 taraudé et débouchant au niveau dudit alésage traversant, apte à coopérer avec une vis de serrage. Telles qu'illustrées à la figure 3, les extrémités libres 3 de l'anneau sont constituées chacune par une protubérance de matière, disposées parallèles l'une à l'autre. Lesdits alésages traversant 11 ont des diamètres suffisants pour être traversés par le corps du palpeur 6 ou encore par la tige 10 de positionnement de la came 9. Ces derniers peuvent être ajustés dans lesdits alésages notamment au moyen d'une bague entretoise non illustrée. Selon un mode de réalisation, les deux extrémités libres 3 de 2886402 6 l'anneau sont traversées par une tige de guidage notamment muni de moyens élastiques 14. Cette tige de guidage permet au collier de se déformer de manière contrôlée, notamment sans torsion, afin que lesdites extrémités libres 3 restent maintenues en vis-à-vis. Les moyens élastiques 14 peuvent prendre la forme d'un ressort en compression prenant appui d'une part sur une extrémité libre 3 de l'anneau 2 et d'autre part sur un écrou 15 vissée à l'une des extrémités filetées de la tige de guidage. Avantageusement, l'écrou 15 permet le réglage de la force de 10 rappel des moyens élastiques 14. 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, béton, matériaux cimentaires, ledit fourreau 20 étant constitués par un manchon 22 élastique, 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, et aptes à constituer des points d'appui pour ledit collier. Le manchon peut être réalisé à partir d'une membrane élastique notamment à partir d'un élastomère. Avantageusement, les points durs sont constitués par des éléments de rigidité bien supérieurs à ladite membrane élastique, et supérieurs à la rigidité de l'éprouvette. Aussi, lors des essais, la déformation desdits éléments constituant les points durs est négligeable devant celle de l'éprouvette. Le manchon présente, selon un mode de réalisation, quatre points durs régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon à 90 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 2886402 7 insert au manchon 22. Tels qu'illustrés aux figures 4 à 6, les moyens d'enchevêtrement peuvent être constitués par un tenon latéral 25 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. Avantageusement, tel qu'illustré à la figure 4, en pointillés, le tenon latéral 25 est continu sur le pourtour de l'insert 24. Tel qu'illustré à la figure 6, le tenon 25 de l'insert 24 est apte à glisser dans la mortaise 26 pratiquée dans la paroi du manchon lors de la déformation de ce dernier tout en assurant la fonction d'étanchéité. Selon un mode de réalisation, l'insert est arqué d'un rayon de courbure sensiblement égal au rayon de courbure de la paroi du manchon. Le tenon reprend également ce même rayon de courbure. Le manchon est avantageusement réalisé en silicone matériau souple moulable. Le manchon est avantageusement surmoulé dans un moule où les inserts sont prépositionnés. Avantageusement, l'opération de moulage est réalisée sous vide pour prévenir l'apparition de bulles. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu encore être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Collier (1) de mesure de déformation latérale d'une éprouvette lors d'essais de compression, notamment uniaxiale ou triaxiale, caractérisé en ce que le collier est constitué par un anneau (2) métallique ou un anneau (2) 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 un palpeur (6) de type transformateur différentiel à variation linéaire. 2. Collier selon la revendication 1, présentant en outre des moyens mécaniques (7) de renvoi de mesure. 3. Collier selon la revendication 2, dans lequel le palpeur (6) est assujetti à l'une des extrémités libres (3) de l'anneau, le doigt (8) du palpeur étant disposé sensiblement perpendiculairement au plan de l'anneau et apte à coopérer avec une came (9) assujettie à l'autre extrémité libre (3) de l'anneau. 4. Collier selon la revendication 3, dans lequel la came (9) est assujettie à une extrémité d'une tige (10) de positionnement et présente une forme en portion de cône dont la génératrice est apte à coopérer avec le doigt (8) du palpeur. 5. Collier selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la came (9) est amovible. 6. Collier selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une extrémité libre (3) de l'anneau présente un alésage traversant (11), perpendiculaire au plan de l'anneau, pour la fixation de la came (3) ou encore pour la fixation du corps du palpeur (6), ledit alésage présentant un alésage orthogonal (12) taraudé et débouchant au niveau dudit alésage traversant et apte à coopérer avec une vis de serrage. 7. Collier selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les deux extrémités libres (3) de l'anneau sont traversées par une tige de guidage. 8. Collier selon la revendication 3, dans lequel la came présente une pente d'angle a par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du doigt 8 du palpeur permettant de régler la sensibilité de la mesure. 9. Fourreau (20) destiné à être utilisé dans une cellule d'essais, afin de protéger une éprouvette (21), notamment minérale, de roche et/ou de sol, béton, matériaux cimentaires, ledit fourreau (20) étant constitué par un manchon (22) élastique, et apte à coopérer avec un collier de mesure, notamment selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon présente dans sa paroi au moins deux points durs (24), régulièrement répartis sur la circonférence dudit manchon, et aptes à constituer des points d'appui pour ledit collier. 10. Fourreau 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 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. 11. Fourreau selon la revendication 10, dans lequel les moyens d'enchevêtrement sont constitués par un tenon latéral (25) 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 selon la revendication 10, dans lequel l'insert est arqué, d'un rayon de courbure sensiblement égal au rayon de courbure de la 25 paroi du manchon.