Brevet FR2944874A1 — publié le 20101029

- 1 - � Dispositif pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon d'un matériau et système mettant en oeuvre un tel dispositif � La présente invention concerne un dispositif pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon d'un matériau. Elle concerne également un système mettant en ouvre un tel dispositif. Le domaine de l'invention est l'étude du comportement d'un matériau à une sollicitation mécanique, et plus particulièrement l'étude du comportement et la caractérisation des dépôts, revêtements, surfaces modifiées, des matériaux en plaques homogènes ou multicouches lorsque ces derniers sont soumis à une sollication mécanique de flexion. Pour déterminer le comportement d'un matériau, on soumet un échantillon de ce matériau à une sollicitation mécanique en traction, torsion, flexion. Un essai de flexion notamment consiste à appliquer à l'échantillon, une force de flexion/moment de flexion et observer les conséquences d'une telle force de flexion sur l'échantillon, par exemple la courbure, les fissures, la rupture, et l'endommagement en général. Actuellement, les systèmes pour appliquer une sollication mécanique en flexion comprennent des machines de flexion 4-points, qui sont la plupart du temps des machines de traction-compression. Ces machines sont adaptées pour appliquer une flexion 3-points ou 4-points sur l'échantillon dont on observe le comportement. Cependant, les expérimentations réalisées à l'aide des machines actuelles sont des expérimentations lourdes qui nécessitent la mise en oeuvre d'un banc d'essai. En effet, les machines de flexion 3 ou 4-points sont des machines lourdes et volumineuses pratiquement intransportables ; ce - 2 - qui implique que les expérimentations ne peuvent être réalisées que sur des sites dédiés à ce genre d'expérimentations. Par ailleurs, les machines actuelles de flexion en 3 5 ou 4 points sont des machines rares et onéreuses. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités. Un autre but de la présente invention est de proposer 10 un dispositif pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon d'un matériau, plus simple et moins onéreux que les systèmes actuels. La présente invention propose un dispositif pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un 15 échantillon d'un matériau, moins volumineux, moins lourd, moins onéreux et plus facilement transportable que les systèmes actuels. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant de réaliser plus facilement et plus 20 rapidement les essais de multifissuration. Enfin un autre but de l'invention est de proposer un système pour l'étude du comportement d'un matériau soumis à une sollicitation mécanique de flexion plus simple, moins onéreux, plus facilement transportable que les bancs 25 d'essais actuels. La présente invention permet d'atteindre ces buts par un dispositif pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon d'un matériau, en vue d'étudier le 30 comportement dudit matériau, ledit dispositif comprenant : - au moins une surface fonctionnelle, présentant au moins une courbure prédéterminée, et prévue pour appliquer ledit échantillon contre au moins une partie de ladite surface fonctionnelle, et - 3 - - des moyens de fixation permettant d'appliquer et de maintenir au moins une partie dudit échantillon contre ladite surface, ladite partie dudit échantillon étant ainsi soumise à ladite courbure. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de soumettre un échantillon d'un matériau à une sollicitation mécanique de flexion, par application de l'échantillon contre une surface dont la courbure est prédéterminée. Le dispositif selon l'invention est très simple, peu onéreux et facile à réaliser en plusieurs exemplaires selon les courbures ou les gammes de courbures désirées et/ou la taille de l'échantillon. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut être facilement transporté car il est très léger et de faible dimension comparé aux machines de flexion 4ûpoints de l'état de la technqiue. Il est ainsi possible de le transporter librement et de réaliser des essais de sollicitation mécanique de flexion sur une pluralité de sites selon les besoins. De plus, le dispositif selon l'invention est très simple d'utilisation. En effet, il suffit d'appliquer l'échantillon sur la surface fonctionelle et de le bloquer contre cette surface grâce aux moyens de fixation. Avantageusement, le dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs surfaces fonctionnelles, chacune desdites surfaces fonctionnelles présentant une courbure ou une gamme de courbure prédéterminée. Chaque surface fonctionnelle est prévue pour appliquer un échantillon contre ladite surface, ledit échantillon étant ainsi soumis à ladite courbure ou gamme de courbures prédéterminée. Dans une version particulièrement avantageuse du dispositif selon l'invention, au moins une surface fonctionnelle peut présenter une courbure qui varie de - 4 - façon continue entre deux valeurs prédéterminées le long de ladite surface fonctionnelle. Ainsi, au moins une surface fonctionnelle du dispositif selon l'invention peut présenter une gamme de courbures allant d'une courbure minimum à une courbure maximum choisies lors de la réalisation de la surface fonctionnelle. Cette caractéristique du dispositif selon l'invention permet de soumettre l'échantillon à plusieurs valeurs de sollicitations mécaniques de flexion, de manière continue, à la différence des machines de flexion de l'état de la technique. En effet, ces dernières se limitent à l'application de sollicitations mécaniques de flexion par incréments et donc de façon discontinue ou discrète. Par ailleurs, cette caractéristique du dispositif selon l'invention permet de soumettre l'échantillon à plusieurs valeurs de sollicitation mécanique de flexion progressivement le long de l'échantillon et ce de manière continue. Le dispositif selon l'invention permet de constater l'évolution du comportement de l'échantillon en fonction de la variation de la sollicitation le long de l'échantillon. Par ailleurs, la déformation appliquée à l'échantillon par le dispositif selon l'invention est très facilement calculable. En effet, la courbure qui est directement imposée étant connue, le calcul de la déformation associée ne nécessite que la connaissance de l'épaisseur totale de l'échantillon. Avantageusement, au moins une surface fonctionnelle du dispositif selon l'invention peut se présenter sous la forme d'une spirale dont le rayon de courbure est fonction connue du rayon de la spirale. Selon un mode de réalisation particulier, cette surface fonctionnelle peut décrire une spirale logarithmique. - 5 - Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre au moins une surface adjacente à au moins une surface fonctionnelle, ladite surface adjacente comportant au moins une indication relative à au moins une valeur de courbure de ladite surface fonctionnelle. Dans le cas où, le dispositif selon l'invention comprend au moins une surface fonctionnelle dont la courbure varie le long de ladite surface fonctionnelle entre deux valeurs de courbure prédéterminées, la surface adjacente peut comporter des indications relatives à plusieurs valeurs de courbure comprises entre lesdites valeurs de courbure prédéterminées. Préférentiellement, la surface adjacente peut comporter une grille de lecture des différentes valeurs de courbure correspondantes aux différentes parties d'une surface fonctionnelle dont la courbure varie. Avantageusement, les moyens de fixation peuvent comprendre des moyens permettant d'appuyer et de coincer l'échantillon contre une surface fonctionnelle au niveau des extrémités ou sur la longueur dudit échantillon tout en assurant le contact entre la surface fonctionnelle et l'échantillon en tous points entre ses deux extrémités. Dans une version particulière du dispositif selon l'invention, les moyens de fixations peuvent comprendre au moins deux brides disposées à une distance prédéterminée l'une de l'autre. Les deux brides peuvent, en particulier, être montées coulissant le long d'au moins une surface fonctionnelle. Ainsi, les deux brides peuvent être disposées à des positions différentes, ce qui est particulièrement intéressant : - lorsque la longueur de l'échantillon varie d'un essai à l'autre, et/ou 2944874 6 _ - la surface fonctionnelle présente une courbure qui varie le long d'au moins une partie de ladite surface fonctionnelle. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet 5 d'appliquer différentes valeurs ou gammes de sollicitations mécaniques de flexion à des échantillons de longueurs différentes. Les moyens de fixations peuvent être disposés sur une surface fonctionnelle et/ou sur une surface adjacente à une 10 ou plusieurs surfaces fonctionnelles. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens de fixation dédiés pour chaque surface fonctionnelle ou des moyens de fixation communs à une ou plusieurs surfaces fonctionnelles. 15 Avantageusement, au moins une surface fonctionnelle peut présenter une géométrie sensiblement complémentaire à la forme de l'échantillon, du moins à la surface de l'échantillon qui vient en contact contre la surface 20 fonctionnelle. Ainsi, lorsque l'échantillon se présente sous la forme d'une plaque plus ou moins épaisse, la surface fonctionnelle peut présenter au moins en partie une géométrie sensiblement plane épousant ainsi la surface de 25 l'échantillon qui vient en contact contre cette surface fonctionnelle. La surface fonctionnelle peut présenter une largeur suffisante pour accueillir des échantillons de largeurs différentes. Lorsque l'échantillon se présente sous une forme non 30 plane, telle que par exemple en forme de tube, de fil ou de cylindre, la surface fonctionnelle peut présenter au moins en partie une géométrie incurvée épousant ainsi au moins une partie de la surface de l'échantillon. La forme incurvée peut présenter plusieurs diamètres, de façon - 7 - continue ou discrète, de manière à accueillir des échantillons de diamètres différents. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif selon l'invention peut se présenter sous la forme d'une plaque épaisse, comportant une surface périphérique taillée en forme de spirale dont la courbure est croissante, au moins une partie de ladite surface périphérique constituant une surface fonctionnelle, ladite surface périphérique comportant plusieurs taraudages prévus pour accueillir deux brides réalisant le maintien de l'échantillon contre ladite surface périphérique en fonction d'une gamme de courbure choisie. Dans ce mode de réalisation, le dispositif selon l'invention se présente sous une forme ressemblant sensiblement au profil d'un escargot. Le dispositif selon l'invention peut être réalisé dans tout matériau rigide, résistant à la gamme de sollicitations mécaniques désirées tel que par exemple un métal rigide ou du plastique rigide. Le dispositif selon l'invention peut être réalisé par moulage ou par usinage. Le dispositif selon l'invention peut avantageusement, être utilisé pour la caractérisation des dépôts ou revêtements déposés sur un ou plusieurs échantillons ou la caractérisation des surfaces modifiées. Le dispositif selon l'invention peut aussi être mis en œuvre pour la caractérisation mécanique des matériaux en 30 plaques homogènes ou multicouches. Plus généralement, le dispsoitif selon l'invention peut être utilisé dans tous les domaines où la flexion est la sollicitation recherchée. 2944874 8 - Selon un autre aspect de l'invention il est proposé un système pour étudier le comportement d'un matériau lorsque ledit matériau est soumis à une sollicitation mécanique de flexion, ledit système comprenant : 5 - au moins un dispositif selon l'invention, prévu pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon dudit matériau, et - des moyens pour observer ledit échantillon lorsque ledit échantillon est disposé sur ledit dispositif. 10 Avantageusement, les moyens pour observer l'échantillon comprennent par exemple un microscope. Pour observer l'échantillon disposé sur le dispositif selon l'invention, le système selon l'invention peut comprendre des moyens pour maintenir le dispositif sous 15 l'objectif du microscope, par exemple un plateau muni de moyens d'immobilisation du dispositif dans une position désirée, un étau ou des pinces disposés sous l'objectif ou des moyens équivalents. Par ailleurs, lorsque l'application et le blocage de 20 l'échantillon sur une surface fonctionnelle du dispositif selon l'invention nécessitent une force importante, le système selon l'invention peut comprendre des moyens pour maintenir et bloquer le dispositif selon l'invention, tel que par exemple un étau. 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1-4 sont des représentations schématiques, sans les moyens de fixation, de plusieurs modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - 9 - - les figures 5-7 sont des représentations schématiques de deux modes de réalisation des moyens de fixation mis en oeuvre dans un dispositif selon l'invention ; - la figure 8 est une représentation schématique d'une surface fonctionnelle incurvée pour tester des échantillons de géométrie en courbe ; - les figures 9-10 sont des représentations schématiques du dispositif selon la figure 5 avec un échantillon d'un matériau ; la figure 11 est une représentation schématique d'un système selon l'invention ; et - les figures 12-16 sont des représentations schématiques des résultats d'un exemple de mise en œuvre du dispositif selon l'invention. Les figures 1-4 sont des représentations schématiques de quatre modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Les dispositifs 10, 20, 30 et 40 sont représentés sans 20 les moyens de fixation et peuvent être combinés entre eux au moins en partie. La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif 10 selon un premier mode de réalisation très simple. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 10 se 25 présente sous la forme d'un disque 11, de rayon fixe, comportant une surface fonctionnelle 12 de courbure constante correspondant à la surface périphérique et au bord du disque 11. Ce dispositif permet de soumettre un échantillon d'un matériau à une unique sollicitation 30 mécanique de flexion déterminée et correspondant à la courbure de la surface fonctionnelle 12. La figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif 20 selon un deuxième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 20 se présente sous - 10 - la forme d'un ensemble d'une première et d'une deuxième fractions 21 et 22 de disque de rayons et de courbures différents. Chaque fraction de disque 21 et 22 présente une surface fonctionnelle 23 et 24, de courbure constante, correspondant au bord ou à la surface périphérique de la fraction de disque. La surface fonctionnelle 23 et 24 de chacune des fractions de disque 21 et 22 permet de soumettre un échantillon d'un matériau à une courbure différente, donc à une sollicitation mécanique de flexion déterminée. Ainsi, le dispositif 20 permet de soumettre un échantillon d'un matériau à deux sollicitations mécaniques de flexion déterminées, grâce à chacune des surfaces fonctionnelles 23 et 24 des fractions de disques 21 et 22. La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif 30 selon un troisième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 30 se présente sous la forme d'un ensemble de disques 31, 32 et 33. Chacun des disques présente un rayon constant et donc une courbure constante. Chaque disque 31, 32 et 33 présente une surface fonctionnelle 34, 35 et 36 de courbure constante, correspondant au bord ou à la surface périphérique de la fraction de disque 31, 32, 33. La surface fonctionnelle 34-36 de chacun des disques 31-33 permet de soumettre un échantillon d'un matériau à une courbure différente, donc à une sollicitation mécanique de flexion déterminée. Ainsi, le dispositif 30 permet de soumettre un échantillon d'un matériau à trois sollicitations mécaniques de flexion déterminées, grâce à chacune des surfaces fonctionnelles 34-36 des disques 31-33. La figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif 40 selon l'invention selon un quatrième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 40 se présente sous la forme d'une plaque épaisse 41, comportant une surface périphérique 42 taillée en forme de - 11 - spirale ou d'escargot dont la courbure est croissante. La surface périphérique 42 constitue la surface fonctionnelle. La courbure de la surface périphérique 42 décroît de manière continue en s'éloignant du centre 43 de la spirale. La plaque 41 présente en outre une surface périphérique 44, rejoignant les deux extrémités de la surface fonctionnelle 42 décrivant une spirale, dont la courbure diminue en se rapprochant du centre de la spirale. Ainsi, la totalité de la surface périphérique de la plaque épaisse est utilisée pour soumettre un échantillon d'un matériau à une gamme de sollicitations mécaniques. Le mode de réalisation représenté en figure 4 est particulièrement avantageux car le dispositif 40 en forme de spirale ou d'escargot permet de soumettre un échantillon d'un matériau à une gamme de sollicitations mécaniques de flexion croissante progressivement le long de l'échantillon et ce de manière continue. Bien entendu, tous les modes de réalisation représentés sur les figures 1-4 peuvent être combinés ensemble au moins deux à deux. Ainsi, on peut par exemple réaliser un dispositif selon l'invention selon le mode de réalisation 30 à la différence que les disques peuvent être remplacés au moins en partie par des dispositifs selon le mode de réalisation 20 ou 40 de tailles différentes. Nous allons maintenant décrire différents modes de réalisation pour les moyens de fixation qui peuvent être mis en oeuvre dans les différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 5 est une représentation d'un premier mode de réalisation pour les moyens de fixation. Dans ce mode de réalisation les moyens de fixation comprennent plusieurs taraudages 51 réalisés à distance égale dans la surface fonctionnelle. Les moyens de fixation comprennent également plusieurs brides 52 qui peuvent être fixées sur la surface - 12 - fonctionnelle par des vis 53 qui viennent se loger dans les taraudages 51. Dans un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 6, au lieu des taraudages 51, la surface fonctionnelle présente sur toute sa longueur un évidement en forme de rail ou en forme de T renversé dans lequel les brides 52 peuvent être montées coulissantes au moyen de vis 62 dont une extrémité présente une forme adaptée pour coulisser dans le rail 61. La figure 7 donne une représentation schématique partielle détaillée de la surface fonctionnelle selon une coupe AA. Les brides 52 réalisent le maintien de l'échantillon contre la surface fonctionnelle et sont disposées en fonction d'une gamme de courbure choisie. Bien que représentés disposés sur la surface fonctionnelle 42, les moyens de fixation peuvent être disposés sur une surface adjacente à la surface fonctionnelle 42 telle que par exemple la surface adjacente supérieure 45 ou la surface adjacente inférieure 46 du dispositif. Par ailleurs, bien que représentés en combinaison avec le dispositif 40 selon le mode de réalisation de la figure 4, les moyens de fixation peuvent être combinés avec les modes de réalisation représentés sur les figures 1-3 et tout autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Nous allons maintenant décrire les différentes géométries de la surface fonctionnelle. Lorsque l'échantillon à tester se présente sous la forme d'une lame, la surface fonctionnelle est sensiblement plane, tel que représenté sur les figures 1-7, de manière qu'une fois l'échantillon disposé contre la surface fonctionnelle, cette dernière épouse bien la forme de - 13 - l'échantillon. La surface de chacune des brides 52 appuyant sur l'échantillon est aussi sensiblement plane. Cependant, lorsque l'échantillon se présente sous la forme d'un fil, d'un tube ou tout autre forme circulaire alors la surface fonctionnelle 42 peut présenter une géométrie incurvée telle que représentée sur la figure 8, selon une coupe AA. La surface de chacune des brides 52 appuyant sur l'échantillon peut aussi être incurvée de manière à épouser la géométrie de la surface extérieure de l'échantillon. Par ailleurs, lorsque l'échantillon est sous forme d'une tige mais pas de section circulaire, que cette section soit pleine ou creuse, alors la surface fonctionnelle peut présenter une forme complémentaire à la section de l'échantillon, épousant ainsi au moins en partie, l'échantillon lorsque ce dernier est appliqué contre la surface fonctionnelle. Par exemple lorsque, l'échantillon est de section triangulaire, alors la surface fonctionnelle peut présenter un évidement triangulaire, par exemple en forme de � V � dans lequel vient se loger au moins une partie de l'échantillon. Bien que représenté en combinaison avec le mode de réalisation de la figure 7, une telle géométrie incurvée de la surface fonctionnelle et éventuellement des brides peut être mise en oeuvre dans tout mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Nous allons maintenant décrire, en référence aux figures 9 et 10 comment appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon d'un matériau avec un dispositif selon l'invention. Bien que le dispositif représenté soit un dispositif selon le mode de réalisation de la figure 4, la façon de - 14 - procéder reste sensiblement la même pour tous les modes de réalisation. Tel que représenté en figure 9, une extrémité 91 d'un échantillon 92 est disposée entre une première bride 52a et la surface fonctionnelle 42, sur une portion correspondant à une gamme de courbures désirée. La bride 52a est serrée de manière à coincer l'extrémité 91 de l'échantillon 92 entre la bride 52a et la surface fonctionnelle 42. L'échantillon 92 est ensuite poussé selon les flèches F contre la surface 42 progressivement, et sur toute sa longueur ou sur son extrémité libre 93 jusqu'à amener l'extrémité libre 93 de l'échantillon 92 sous la bride 52b. Une fois l'extrémité 93 de l'échantillon 92 disposée sous la bride 52b, cette dernière est serrée de manière à coincer l'extrémité 93 de l'échantillon contre la surface fonctionnelle 42. Une fois cette opération terminée, l'échantillon 92 appuie sur la surface fonctionnelle 42 en tous points entre les brides 52a et 52b et se trouve bloqué contre cette surface fonctionnelle 42 tel que représenté en figure 10. La courbure de la surface fonctionnelle 42 variant progressivement et continument entre les brides 52a et 52b, l'échantillon 92 est soumis à une gamme de sollicitations mécaniques de flexion de manière continue et progressive sur toute sa longueur. La surface adjacente 45 à la surface fonctionnelle 42, telle que représentée sur les figures 9 et 10, comporte une grille indiquant les valeurs des courbures correspondantes aux différentes portions de la surface fonctionnelle 42 permettant ainsi une lecture facilitée de la gamme de courbure appliquée à l'échantillon 92 en fonction des portions de la surface fonctionnelle sur lesquelles l'échantillon 92 est appliqué. - 15 - Une fois qu'un échantillon d'un matériau est disposé sur un dispositif selon l'invention, il est nécessaire de disposer de moyens, tel qu'un microscope, pour observer le comportement du matériau soumis à une gamme de sollicitations mécaniques de flexion. La figure 11 est une représentation schématique d'un système 110 selon l'invention. Le système 110 comprend un dispositif selon l'invention, par exemple un dispositif 40 tel que représenté en figure 9, un étau 111 pour maintenir le dispositif sous un microscope 112. Ainsi, il est possible d'observer grâce au microscope 112 les conséquences des sollicitations mécaniques de flexion sur un échantillon d'un matériau. Le système selon l'invention peut en outre comprendre une platine mobile 113 dans le plan XYZ permettant de positionner l'ensemble étau+dispositif+échantillon sous l'objectif du microscope 112. Dans la mesure où les effets de la flexion sont permanents et restent visibles à la décharge (le cas général), l'échantillon peut être désolidarisé de l'escargot, libéré de toutes contraintes mécaniques extérieures, pour faciliter son examen (par microscopie ou tout autre moyen). Il aura suffi d'avoir préalablement repéré les valeurs de la courbure (ou de la déformation) que la flexion aura imposée le long de l'échantillon. Après examen, l'expérience peut être reprise de façon semblable, mais pour des valeurs supérieures de courbure imposée. De plus, si la courbure résiduelle permanente résultant de la flexion est gênante, l'échantillon peut être redressé au moins partiellement pour faciliter l'examen des effets de la susdite flexion (microscopie optique ou électronique en particulier). 5 - 16 - Dans l'exemple présent, le dispositif 40 comporte une surface fonctionnelle 42 décrivant une spirale logarithmique. Le rayon de la spirale logarithmique est donné par : r=b°, b étant une constante et 8 l'angle polaire. La courbe fait avec le rayon de la spirale un angle constant a, fonction de b seulement : tga=1/lnb, 10 soit : sina=tg2a _ 1 1+tg2a _ 1+1n2b La spirale logarithmique est ainsi caractérisée par la seule valeur du paramètre b. C'est elle qu'on choisit pour sa simplicité et ses propriétés d'auto-similarité, mais 15 tout autre type de spirale pourrait convenir. Le rayon de courbure R est directement proportionnel au rayon r de la spirale : R=r/sina, soit : R=rJ1+1n2b 20 Dans le présent exemple, le rayon de courbure est choisi de telle manière qu'il augmente d'un facteur donné pour un angle de 2n: R bB+27r R = b2z Inb = - In? RI b8 2,r RI On peut par exemple choisir b = 1.4518. Pour des 25 raisons de commodité, la valeur de b a été choisie de façon à ce que la valeur du rayon de courbure R à 8 soit la valeur du rayon de la spirale à 0 +10°, d'où : r2/ri = 10.406 sur 2n, et donc sin a = 0.93700 et 30 R = 1.06723 r 2944874 - 17 - Le dispositif selon l'invention est un appareil peu onéreux et simple d'emploi qui permet de caractériser la fragilité des revêtements de toute nature. Le paramètre physique pertinent est la déformation appliquée au film, notée S. Dans le cas où l'échantillon se présente sous la forme d'une lame, à l'aide d'une formule élémentaire (S = h/2R) liant la déformation appliquée au film, le rayon de courbure R et l'épaisseur totale de l'échantillon h, on détermine l'ordre de grandeur de la courbure (1/R) à appliquer compte tenu de l'épaisseur totale (h) de l'échantillon et de la déformation (s) à laquelle on veut soumettre le film. Lorsque l'échantillon ne présente pas une section parallélépipédique mais circulaire, l'épaisseur h dans la formule E = h/2R doit être remplacée par le diamètre d de la section circulaire. Pour le cas général d'une section ni parallélépipédique ni circulaire, l'épaisseur h dans la formule S = h/2R (ou le diamètre d) doit être remplacé par la distance D séparant d'une part le point de contact de l'échantillon avec la surface fonctionnelle et d'autre part le point de l'échantillon le plus éloigné de la surface fonctionnelle. La face à étudier vers l'extérieur, l'échantillon est alors appliqué contre la surface fonctionnelle du dispositif, dans la région qui présente la courbure convenable ; il est maintenu en place par l'intermédiaire de petites cales vissées ou des brides telles que décrit plus haut. Dans un exemple particulier, le dispositif peut être étalonné en fonction du � rayon de courbure R �. Il - 18 - pourrait être étalonné aussi bien en termes de � déformation appliquée �. Par convention, la déformation réelle est alors égale à la déformation lue lorsque l'épaisseur du substrat est égale à 1.00 mm ; sinon, la déformation réelle est obtenue selon une simple règle de trois : Eréezle = h 'lue. La géomérie, et en particulier la taille de l'échantillon, doit être compatible avec la taille du dispositif. Selon les besoins, on peut imaginer un dispositif de toute dimension. On peut néanmoins prévoir des dispositifs de tailles différentes, de façon à s'adapter aux dimensions de l'échantillon à tester : moins d'un millimètre d'épaisseur par exemple pour un dépôt sur substrat réalisé en laboratoire, jusqu'à plusieurs centimètres d'épaisseur pour un produit fabriqué industriellement. Tel que décrit plus haut, le dispositif pourrait également s'adapter à la forme de l'échantillon, qui classiquement se présente sous la forme d'une lame, mais qui peut être également une tige ou un fil. Nous allons maintenant décrire, en référence aux figures 12 à 15, un exemple de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. L'exemple de mise en oeuvre concerne une application d'une sollicitation mécanique de flexion croissante à un revêtement DLC déposé sur une lame d'acier inoxydable et l'étude du comportement de ce revêtement. Échantillon Une flexion continue est appliquée à un échantillon consistant en un revêtement de carbone amorphe (Diamond-Like-Carbon : DLC) multicouche d'épaisseur égale à 2 microns environ, déposé sur substrat d'acier inoxydable après réalisation d'une très fine couche d'accrochage de - 19 - nitrure de titane (TiN). Le substrat utilisé se caractérise par une forte ductilité. L'épaisseur h de l'échantillon est de 0.99 mm, sa largeur de 9 mm et sa longueur de 79 mm environ. La lame est marquée de quelques repères qui définissent un axe Ox selon sa grande dimension, l'origine (x = 0) correspondant à une extrémité de la lame. Procédure L'échantillon étant relativement court (79 mm), on procédera par étapes successives, en déplaçant la lame des zones de faible courbure vers les zones de forte courbure ; l'extrémité correspondant à x = 0 est systématiquement placée du côté des fortes courbures. Précisons dès maintenant que pour la dernière étape expérimentale (celle qui conduit à la formation des fissures) le bord de l'échantillon correspondant aux forte courbures est placé à l'angle polaire Bo=200° (l'autre extrémité vers les faibles courbures se trouve aux environs de 285°). On sait que pour le dispositif utilisé, r vaut 1 cm et b vaut 1.4518, par construction. La valeur du rayon de courbure à l'angle 80 = 200° = 3.4906 rad est donc : Ro =rJ1+1n2b b9 = 3.921 cm (1) On sait par ailleurs que le long du gabarit, par construction, le rayon de courbure évolue selon la relation : R = (ln b) s + Ro =0.3728 s +3.921 (2) où s est l'abscisse curviligne le long de l'escargot, égale 30 presque exactement (une correction est possible) à la distance x qu'on peut mesurer sur la lame. Ainsi, on peut déterminer la courbure appliquée 1/R en tout point de l'échantillon, quand on connaît son abscisse 2944874 - 20 - s. On connaît de même la déformation C appliquée au revêtement, puisque : h �_- 2R 5 Expérience La lame est appliquée et maintenue contre la surface fonctionnelle du dispositif selon la procédure particulière à l'essai de flexion continue. On utilise d'abord les zones de plus fort rayon de courbure (i.e de plus faible 10 courbure), commençant à 14 cm pour l'exemplaire du dispositif utilisé, ce qui pour une lame de 0.99 mm correspond à une déformation de 0.35 % (on sait a priori que cette déformation est suffisamment faible pour ne provoquer aucun endommagement). 15 La première opération de flexion est ainsi réalisée sur une plage qui couvre les rayons entre 14 et 11.5 cm environ. La lame est ensuite désolidarisée du dispositif. Dès cette première étape de flexion, on observe une déformation résiduelle bien marquée : flèche de l'ordre de 20 4 mm. La lame est alors transportée sous un microscope optique : un examen soigneux ne met en évidence aucun endommagement, ni autre effet imputable à la flexion (excepté la courbure résiduelle). 25 On procède alors à une nouvelle mise en flexion, dans la zone de courbures supérieures. Pour les rayons de courbure supérieurs à 6 cm environ, aucune sorte d'endommagement n'est observée ni à l'oeil nu ni sous examen microscopique. Par contre, la flexion entre les rayons de courbures 4 à 7 cm environ provoque un endommagement visible à l'oeil (3) nu. - 21 - La figure 12 montre l'échantillon à moitié désolidarisé du dispositif selon l'invention, avant démontage complet en vue de l'examen microscopique. On peut noter la forte courbure résiduelle de l'échantillon. On observe un écaillage partiel qui laisse apparaître le substrat de couleur plus clair que le film. L'écaillage est beaucoup plus marqué sur les bords de la lame que dans la partie centrale (selon la direction transverse Oy) ; en même temps, on note, toujours uniquement dans la région des fortes courbures, que les bords de la lame se sont relevés et ne touchent plus la surface fonctionnelle du dispositif. Aucun endommagement n'est visible à l'oeil nu pour les rayons de courbure supérieurs à 5.3 cm environ. La figure 13 montre une fissure formée dans un revêtement de carbone amorphe sur acier inoxydable, résultant de la mise flexion de l'échantillon à l'aide du dispositif. La courbure résiduelle de l'échantillon ne permet pas la mise au point sur toute l'image). La fissure de direction Oy résulte de la contrainte de traction selon Ox générée par la mise en flexion (e m l.18 %) . L'examen microscopique montre essentiellement deux formes d'endommagement, d'autant plus denses que la courbure appliquée est plus forte : d'une part des fissures transverses (perpendiculaires à Ox) d'une longueur de quelques centaines de microns (50 à 300 microns environ) et d'autre part, formées systématiquement à partir de ces fissures, des écailles en demi-lune d'un diamètre de l'ordre de 100 microns visibles sur les figures 14 et 15. Les figures 14 et 15 montrent deux zones situées à la même abscisse Ox. La figure 14 montre une zone voisine du bord de la lame selon Oy et la figure 15 montre la partie centrale de la lame. Comme observé à l'ceil nu, les écailles sont beaucoup plus denses sur les bords de la lame, figure 14, que dans la partie centrale figure 15. - 22 - La déformation imposée au film (selon Ox) est nominale dans la partie centrale de la lame, de l'ordre de 1.18 % ; par contre, du fait de la courbure transverse (selon Oy) résultant de la mise en flexion (Ox), la déformation effective imposée dans la zone voisine du bord est un peu supérieure, d'où un endommagement beaucoup plus marqué. On note que la formation des fissures est un phénomène assez critique avec la déformation alors qu'aucune fissure n'est observée (dans la partie centrale de la lame) avant une déformation de l'ordre de 0.96 % environ, la densité de fissures approche les 5 ou 6 fissures par mm2 vers 1.1 %. Suivant les besoins, on peut se contenter d'associer l'occurrence de tel ou tel phénomène à la valeur correspondante de la déformation supportée par le film ; une donnée essentielle fournie par l'essai est ainsi par exemple la valeur de la déformation à laquelle apparaissent les premières fissures, ou le premier endommagement. Néanmoins, l'étude peut être poursuivie de façon plus précise. La platine du microscope étant munie d'un déplacement micrométrique, les positions des fissures peuvent être repérées et mesurés par leur abscisse x directement sur la lame. Selon la procédure décrite plus haut, en identifiant l'abscisse x et l'abscisse curviligne s, il est alors facile de déterminer le rayon de courbure et la déformation correspondant à chacune des fissures. Autrement dit, chaque fissure formée dans l'échantillon peut être repérée non seulement par sa position (la valeur de son abscisse) mais aussi par la valeur de la déformation appliquée au point correspondant. -- 2 3 - Le nombre de fissures apparues est ainsi lié quantitativement à l'évolution, avec la déformation imposée e, de la probabilité de rupture du revêtement. Parmi d'autres possibilités, le résultat de l'expérience peut être donné sous la forme de l'évolution avec la déformation imposée e du nombre total de fissures N(s) détectées aux déformations inférieures à s. La figure 16 donne ainsi, à partir des abscisses des fissures mesurées sur l'échantillon, l'évolution du nombre total de fissures N(e) détectées dans une bande de largeur arbitraire (selon Oy), fixée ici à 0.50 mm. Sur la figure 16, l'axe horizontal correspond à la déformation imposée et l'axe vertical au nombre de fissures observées. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif (10 ;20 ;30 ;40) pour appliquer une sollicitation mécanique de flexion à un échantillon (92) d'un matériau, en vue d'étudier le comportement dudit matériau, ledit dispositif (10 ;20 ;30 ;40) comprenant : - au moins une surface fonctionnelle (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44), présentant une courbure prédéterminée, et prévue pour appliquer ledit échantillon (92) contre ladite surface (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44), et - des moyens de fixations (51,52,53 ;61,62) permettant d'appliquer et de maintenir au moins une partie dudit 15 échantillon (92) contre ladite surface (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44), ladite partie dudit échantillon étant ainsi soumise à ladite courbure. 2. Dispositif (20,30,40) selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs surfaces fonctionnelles (23,24 ;34,35,36 ;42,44), chacune desdites surfaces fonctionnelles (23,24 ;34,35,36 ;42,44) présentant une courbure prédéterminée et étant prévue pour appliquer un échantillon (92) contre ladite surface 25 (23,24 ;34,35,36 ;42,44), ledit échantillon (92) étant ainsi soumis à ladite courbure prédéterminée. 3. Dispositif (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 30 comprend au moins une surface fonctionnelle (42,44) dont la courbure varie de façon continue entre deux valeurs prédéterminées le long de ladite surface continue (42,44). - 25 - 4. Dispositif (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une surface fonctionnelle (42) se présente sous la forme d'une spirale dont le rayon de courbure est fonction du rayon de la spirale. 5. Dispositif (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une surface adjacente (45) à au moins une surface fonctionnelle (42), ladite surface adjacente (45) comportant au moins une indication relative à au moins une valeur de courbure de ladite surface fonctionnelle (42). 6. Dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (51,52,53 ;61,62) comprennent des moyens permettant d'appuyer et de coincer l'échantillon (92) contre une surface fonctionnelle (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44) au niveau des extrémités {91,93) dudit échantillon (92). 7. Dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (51,52,53 ;61,62) comprennent au moins deux brides (52) disposées à une distance prédéterminées l'une de l'autre. 8. Dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (51,52,53 ;61,62) comprennent au moins deux brides (52) montées coulissant le long d'au moins une surface fonctionnelle (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44). - 26 - 9. Dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (51,52,53 ;61,62) sont disposés sur une surface fonctionnelle (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu'au moins une surface fonctionnelle (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44) présente une géométrie sensiblement complémentaire à la forme de l'échantillon. 10 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque l'échantillon (92) se présente sous la forme d'une plaque ou une lame, la surface fonctionnelle {12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44) présente une géométrie 15 sensiblement plane. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque l'échantillon se présente sous une forme non plane alors la surface fonctionnelle 20 (12 ;23,24 ;34,35,36 ;42,44) présente une géométrie, au moins en partie incurvée. 13. Dispositif (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se 25 présente sous la forme d'une plaque épaisse (41), comportant une surface périphérique (42) taillée en forme de spirale dont la courbure est croissante, au moins une partie de ladite surface périphérique (42) constituant une surface fonctionnelle, ladite surface périphérique (42) 30 comportant plusieurs taraudages (51) prévus pour accueillir au moins deux brides (52) réalisant le maintien de l'échantillon (92) contre ladite surface périphérique (42) en fonction d'une gamme de courbure choisie.5 - 27 - 14. Utilisation du dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la caractérisation des dépôts, revêtements ou surfaces modifiées. 15. Utilisation du dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, pour la caractérisation mécanique des matériaux en plaques homogènes ou multicouches. 10 16. Système (110) pour étudier le comportement d'un matériau lorsque ledit matériau est soumis à une sollicitation mécanique de flexion, ledit système comprenant : 15 - au moins un dispositif (10 ;20 ;30 ;40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, prévu pour appliquer une courbure prédéterminée à un échantillon (92) dudit matériau, et - des moyens (112) pour observer ledit échantillon (92) 20 lorsque ledit échantillon (92) est disposé sur ledit dispositif (10 ;20 ;30 ;40).5