Brevet FR2976668A1 — publié le 20121221

La présente invention concerne un dispositif de maintien transversal d'une éprouvette longitudinale, présentant notamment une section transversale en forme de L ou de S stylisés, ainsi qu'un appareillage pour la caractérisation mécanique en flexion d'une telle éprouvette. L'invention est particulièrement bien adaptée, quoique non exclusivement, à la caractérisation d'une flexion trois points ou quatre points, symétrique ou dissymétrique. De façon connue, les essais en flexion trois points ou quatre points sont utilisés afin d'étudier et de caractériser la résistance à l'effort des nouveaux matériaux (par exemple les matériaux métalliques, les matériaux composites, etc.). Le principe de ces essais en flexion consiste à imposer à une éprouvette dans un matériau à tester, de dimensions données, une déformation définie par une vitesse de déformation constante et à mesurer la force qu'oppose ladite éprouvette à cette déformation. De cette façon, on peut déterminer le comportement mécanique, les propriétés physiques et les caractéristiques du matériau constituant l'éprouvette. Il existe deux familles d'essais en flexion : les essais en flexion simple (encore désignés essais trois points) définis par un seul appui central par lequel est exercée la force de flexion et deux appuis de contre-réaction sur lesquels reposent respectivement les extrémités de l'éprouvette ; et les essais en flexion quatre points caractérisés par deux appuis centraux par lesquelles est exercée la force de flexion et deux appuis de contre-réaction pour supporter les extrémités de l'éprouvette. En outre, les appuis de contre-réaction pour supporter l'éprouvette sont de deux types, à savoir : - soit linéique, dans ce cas, le contact entre les appuis et l'éprouvette est tangentiel ; - soit surfacique, dans ce cas, le contact entre les appuis et l'éprouvette est défini par une face de contact. Quel que soit le type de contact, les principaux paramètres de fonctionnement de ces essais sont la force de flexion appliquée sur l'éprouvette et la distance existant entre les deux points de contact oppo- sés des appuis de contre-réaction supportant l'éprouvette. Par le document FR2937731, on connaît déjà un appareillage pour la caractérisation en flexion d'une éprouvette longitudinale présentant une face inférieure et une face supérieure sensiblement parallèles. En particulier, l'appareillage comprend des moyens d'appui mobiles en rotation au- tour d'un axe par rapport à un support fixe et des moyens de fixation et d'ajustement pour ajuster le positionnement de l'éprouvette par rapport aux moyens d'appui. Lorsque l'éprouvette est déformée sous l'effet de la force centrale, les moyens d'appui effectuent un mouvement de rotation autour de l'axe de rotation, de sorte que les points de contact entre l'éprouvette et les moyens d'appuis restent alignés avec ledit axe de rotation. Cependant, l'appareillage précité s'avère inadapté pour la caractérisation en flexion d'éprouvettes présentant une section transversale en S stylisé définie par deux ailes latérales reliées l'une à l'autre par une âme orthogonale. En effet, l'application d'une force de flexion sur une telle éprouvette maintenue par les moyens d'appui d'un tel appareillage aboutit généralement au basculement de l'âme, du fait de l'apparition d'un moment engendré par des forces opposées s'exerçant sur les ailes latérales. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, le dispositif de maintien transversal d'une éprouvette longitudinale, comportant une âme et au moins une aile principale reliée à une extrémité de ladite âme, est remarquable en ce qu'il comprend : un corps dans lequel est ménagé un logement qui est conformé pour loger transversalement ladite éprouvette et qui présente une face d'appui principale contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de ladite âme ; et des moyens de serrage mobiles formés pour presser ladite âme contre ladite face d'appui principale. Ainsi, grâce à l'invention, le serrage d'une portion longitudinale de l'âme d'une telle éprouvette dans le logement conformé à l'aide des moyens de serrage permet d'empêcher tout basculement ou déplacement de l'âme - et donc de l'éprouvette - lors de l'application d'une force de flexion sur cette dernière, ce qui permet le maintien d'éprouvettes, ayant une section transversale en L ou en S stylisés (ou encore en C ou Z stylisés), par des dispositifs conformes à celui de l'invention et rend donc envisageable leur caractérisation en flexion trois ou quatre points. Pour améliorer encore le maintien d'une éprouvette par le dispositif de maintien transversal, ledit logement peut comporter une première face d'appui additionnelle contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de ladite aile principale et lesdits moyens de serrage mobiles de ladite âme peuvent être formés pour presser ladite aile principale contre ladite première face d'appui additionnelle. De préférence, lesdits moyens de serrage mobiles comportent : une pièce mobile qui présente une face de contact destinée à s'appliquer contre une autre face de ladite âme ; et des moyens pour régler l'intensité de la force exercée sur ladite âme par ladite pièce mobile. En particulier, lesdits moyens de réglage peuvent se présenter sous la forme d'au moins une vis, traversant ledit corps, qui est apte à s'appuyer, par l'une de ses extrémités longitudinales, contre ladite pièce mobile. Le dispositif de maintien transversal peut comprendre en outre un couvercle amovible apte à obturer ledit logement. Dans le cas où ladite éprouvette comporte une aile auxiliaire reliée à ladite aile principale par ladite âme, ledit couvercle comporte de préférence des moyens de serrage mobiles supplémentaires formés pour exercer une force de maintien sur une face de ladite aile auxiliaire. En outre, dans ce cas, ledit corps peut avantageusement comprendre une seconde face d'appui additionnelle contre laquelle est destinée à être pressée ladite aile auxiliaire par lesdits moyens de serrage supplémentaires. De plus, ladite seconde face d'appui additionnelle peut être montée mobile, de manière à être réglable, par exemple, en hauteur et en inclinai-son. De façon avantageuse, ladite face d'appui principale est recouverte ou est formée, au moins en partie, d'un matériau à faible coefficient de friction, par exemple du polytétrafluoroéthylène, permettant un déplace-ment longitudinal de l'éprouvette. En particulier, lorsque l'éprouvette, maintenue par un ou plusieurs dispositifs conformes à l'invention, est soumise à une flexion trois points ou quatre points, la présence d'un matériau à faible coefficient de friction assure une répartition uniforme des efforts exercés sur l'éprouvette, le long de cette dernière. Par ailleurs, la présente invention concerne également un appareillage pour la caractérisation mécanique en flexion d'une éprouvette comportant une âme et au moins une aile principale reliée à l'extrémité de la-dite âme. Selon l'invention, ledit appareillage comprend au moins deux dispositifs de maintien transversal tels que décrits ci-dessus, aptes à main-tenir les extrémités longitudinales de ladite éprouvette. En outre, ledit appareillage comprend de préférence deux supports, reliés à une base fixe, sur lesquels sont respectivement montés mobiles en rotation lesdits dispositifs de maintien transversal. De plus, ledit appareillage peut comprendre au moins un dispositif de maintien transversal supplémentaire, disposé entre les deux dispositifs de maintien d'extrémité, au centre de ces derniers, par lequel est exercée une force de flexion sur ladite éprouvette. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un exemple de réalisation d'un dispositif, conforme à la présente invention, pour le main- tien transversal d'une éprouvette longitudinale. La figure 2 est une coupe schématique transversale du dispositif de maintien transversal de la figure 1. La figure 3 représente schématiquement, dans une vue en perspective, une éprouvette longitudinale à tester sur laquelle sont disposés qua- tre dispositifs de maintien conformes à celui de la figure 1. La figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en élévation, un exemple d'appareillage pour la caractérisation en flexion quatre points de l'éprouvette de la figure 3. La figure 5 représente, de façon schématique, un exemple d'armature mobile appartenant à l'appareillage de la figure 4, sur laquelle est fixé un dispositif de maintien transversal conforme à celui de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, on a représenté, sous forme schématique, un exemple de réalisation d'un dispositif 1, conforme à l'invention, pour le maintien transversal d'une éprouvette longitudinale 2 comportant une âme 2A et deux ailes latérales, principale 2B et auxiliaire 2C, reliées l'une à l'autre par ladite âme 2A. L'éprouvette 2 présente donc une section transversale sous la forme d'un S stylisé. Selon l'invention, le dispositif 1 comprend : un corps 3 dans lequel est ménagé un logement 4 qui est conformé pour loger transversalement l'éprouvette 2 et qui présente une face d'appui principale 5 contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de l'âme 2A ; et des moyens 6 de serrage mobiles formés pour presser l'âme 2A contre la face d'appui principale 5. De plus, le logement 4 comporte une première face d'appui additionnelle 7 contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de l'aile principale 2B. Les moyens de serrage mobiles 6 de l'âme 2A sont en outre formés pour presser l'aile principale 2B contre la première face d'appui additionnelle 7. Bien entendu, des moyens de serrage individuels supplémentaires, distincts des moyens 6 de serrage de l'âme 2A, sont également envisageables, à titre de variante, pour presser l'aile principale 2B contre la pre- mière face d'appui additionnelle 7. Dans cet exemple du dispositif de maintien 1 de l'invention, les moyens de serrage mobiles 6 comportent : une pièce mobile 8 plate qui présente une face de contact 8A destinée à s'appliquer contre une autre face de l'âme 2A. La pièce mobile 8 est maintenue en position par deux plaques latérales 8E, réparties de part et d'autre de ladite pièce 8 et fixées, de façon amovible, au corps 3. La pièce 8 est donc libre entre les deux plaques 8E ; et des moyens 9A et 9B pour régler l'intensité de la force exercée sur l'âme 2A par la pièce mobile 8. Les moyens de réglage se présentent sous la forme de trois vis, dont : - deux vis 9A, traversant latéralement le corps 3, débouchent dans le logement 4 pour s'appliquer sur une face 8B de la pièce 8 op-posée et parallèle à la face de contact 8A, ce qui permet d'ajuster la pression exercée par la pièce 8 sur l'âme 2A ; et - une vis 9B s'applique sur une face inclinée 8C de la pièce 8, de manière à ajuster la pression exercée par la pièce 8 sur l'aile principale 2B, par sa face de contact. La vis 9B traverse un couvercle 10 détaillé ci-après. Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif 1 comprend en outre le couvercle amovible 10 apte à obturer le logement 4. Une fois l'éprouvette logée dans le logement 4, le couvercle 10 est appliqué et fixé 15 au corps 3, par exemple au moyen de vis de maintien 10A. Le couvercle 10 comporte des moyens de serrage mobiles supplémentaires 11 formés pour exercer une force de maintien sur une face de l'aile auxiliaire 2C en regard. Ces moyens de serrage supplémentaires 11 comportent une pièce mobile 12 plate présentant une face de contact 12A 20 destinée à s'appliquer contre l'aile auxiliaire 2C. La pièce mobile 12 est maintenue en position par deux plaques latérales 13, réparties de part et d'autre de la pièce 12 et fixées, de façon amovible, au couvercle 10 par des vis 13B. Des moyens 14, sous la forme de vis, permettent un réglage de 25 l'intensité de la pression appliquée sur l'aile auxiliaire 2C par la pièce mobile 12, ainsi que de l'inclinaison de la face 12A, afin de coopérer, avec ajustement, avec la face de l'aile auxiliaire 2C en regard. 10 Par ailleurs, le corps 3 peut comprendre une seconde face d'appui additionnelle 15A contre laquelle peut être pressée l'aile auxiliaire 2C à l'aide des moyens de serrage supplémentaires 1 1 . La seconde face d'appui additionnelle 15A appartient à une pièce mobile 15 plate montée sur le corps 3 et maintenue en position par des plaques amovibles 17. Une vis 16, traversant transversalement le corps 3 et s'appuyant contre la pièce 15, permet de modifier l'inclinaison de la face 15A, afin de la faire coopérer parfaitement avec la face en regard correspondante de l'aile auxiliaire 2C. Il est à noter : - que les faces 5, 7, 8A, 8D, 12A et 15A sont avantageusement constituées, au moins superficiellement, d'un matériau à faible coefficient de friction, par exemple du polytétrafluoroéthylène ; et - que le serrage de l'éprouvette 2 par les pièces mobiles 8, 12 et/ou 15 est effectué de telle façon que l'éprouvette 2 puisse glisser du dispositif de maintien 1 au cours de l'application d'une force en flexion sur celle-ci. Sur la figure 3, on a représenté en perspective l'éprouvette longitudinale 2 à tester, sur laquelle sont disposés quatre dispositifs de maintien transversal 1.1 et 1.2 (identiques au dispositif de maintien transversal 1 de la figure 1), préalablement à leur montage sur un appareillage A pour la caractérisation en flexion détaillé ci-après. Parmi ces dispositifs de main-tien transversal, deux (désignés par la suite dispositifs d'extrémité et référencés 1.1) sont agencés aux extrémités longitudinales respectives 2L de l'éprouvette 2, les deux autres (désignés par la suite dispositifs centraux et référencés 1.2) étant répartis entre les dispositifs d'extrémité 1.1, à équidistance de ces derniers. Un tel agencement des dispositifs de maintien 1.1 et 1.2 sur l'éprouvette 2 permet sa caractérisation en flexion quatre points. Pour une caractérisation en flexion trois points de l'éprouvette 2, un seul dispositif 1.2 central (et non deux) est nécessaire, de sorte que le nombre de dispositifs de maintien transversal requis se limite à trois. Sur la figure 4, on a illustré un appareillage A pour la caractérisation en flexion quatre points sur lequel ont été montés les dispositifs de main- tien transversal 1.1 et 1.2 de la figure 3. L'appareillage A comporte une base fixe 18 sur laquelle sont fixés deux supports d'extrémité 19 pour supporter les dispositifs de maintien d'extrémité 1.1 associés (utilisés comme moyens d'appui de contre réac- tion). Il comporte en outre une base auxiliaire mobile 20, apte à coulisser le long d'un axe vertical O-O et sur laquelle sont fixés deux supports auxiliaires 21 pour supporter les dispositifs de maintien centraux 1.2 associés. Chaque dispositif de maintien transversal, central 1.2 ou d'extrémité 1.1, est maintenu solidaire, par serrage, d'une armature 22 (figure 5), montée sur un support 19, 21 correspondant, qui comporte : deux plateaux de serrage transversaux 22A reliés l'un à l'autre, à leurs extrémités latérales, par des tiges filetées 23A de serrage portant des écrous de serrage, et deux plateaux de serrage latéraux 22B, orthogonaux aux plateaux trans- versaux et aptes à être pressés contre le dispositif 1.1, 1.2 correspon- dant par des moyens de serrage 23B. Ces plateaux 22A et 22B sont destinés s'appliquer contre les bords latéraux du dispositif de maintien 1.1, 1.2 associé comme l'illustre la figure 5. En outre, chaque support 19, 21 comporte un palier 23 d'axe X-X autour duquel est montée rotative l'armature 22 associée. Ainsi, pendant une caractérisation en flexion d'une éprouvette 2, les dispositifs de main-tien d'extrémité 1.1 et centraux 1.2 peuvent pivoter autour de l'axe de rotation X-X pour suivre la courbure de l'éprouvette 2 lors de l'application d'une force de flexion. Grâce à l'invention, lors de la caractérisation mécanique en flexion de l'éprouvette 2 par l'appareillage A, la base mobile 20 coulisse le long de l'axe O-O (ce déplacement étant symbolisé par la flèche D sur la figure 4), de manière à exercer une force transversale sur l'éprouvette 2 par l'intermédiaire des deux dispositifs de maintien centraux 1.2. A l'aide des dispositifs de maintien transversal d'extrémité 1.1 et centraux 1.2 conformes à l'invention, l'éprouvette 2 ne peut basculer lors de l'application d'une force de flexion. Il est à noter que les supports 19 et 21 peuvent être montés sur des glissières respectives 25 et 26, de manière à ajuster l'écartement entre les dispositifs d'extrémité 1.1 (par la glissière 25) et les dispositifs centraux 1.2 (par la glissière 26), par exemple en fonction de la longueur de l'éprouvette 2 à tester. REVENDICATIONS1. Dispositif de maintien transversal d'une éprouvette longitudinale (2), comportant une âme (2A) et au moins une aile principale (2B) reliée à une extrémité de ladite âme, caractérisé en ce qu'il comprend : un corps (3) dans lequel est ménagé un logement (4) qui est conformé pour loger transversalement ladite éprouvette (2) et qui présente une face d'appui principale (5) contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de ladite âme (2A) ; et des moyens de serrage mobiles (6) formés pour presser ladite âme (2A) contre ladite face d'appui principale (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que : ledit logement (4) comporte une première face d'appui additionnelle (7) contre laquelle est destinée à s'appliquer une face de ladite aile principale (2B) ; et lesdits moyens de serrage mobiles (6) de ladite âme (2A) sont formés pour presser ladite aile principale (2B) contre ladite première face d'appui additionnelle (7). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage mobiles (6) comportent : une pièce mobile (8) qui présente une face de contact (8A) destinée à s'appliquer contre une autre face de ladite âme (2A) ; et des moyens (9A) pour régler l'intensité de la force exercée sur ladite âme (2A) par ladite pièce mobile (8). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage se présentent sous la forme d'au moins une vis (9A), traversant ledit corps (3), qui est apte às'appuyer, par l'une de ses extrémités longitudinales, contre ladite pièce mobile (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle amovible (10) apte à obturer ledit logement (4). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite éprouvette (2) comporte une aile auxiliaire (2C), reliée à ladite aile principale (2B) par ladite âme (2A), et ledit couvercle (10) comporte des moyens de serrage mobiles supplémentaires (Il) formés pour exercer une force de maintien sur une face de ladite aile auxiliaire (2C). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit corps (3) comprend une seconde face d'appui additionnelle (15A) contre laquelle est destinée à être pressée ladite aile auxiliaire (2C) par lesdits moyens de serrage supplémentaires (11). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite seconde face d'appui additionnelle (15A) est montée mobile. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite face d'appui principale (5) est recouverte, au moins en partie, d'un matériau à faible coefficient de friction, par exemple du polytétrafluoroéthylène. 10. Appareillage pour la caractérisation mécanique en flexion d'une éprouvette (2) comportant une âme (2A) et au moins une aile principale (2B) reliée à l'extrémité de ladite âme, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux dispositifs de maintien transversal (1.1) tels que spécifiés sous l'une des revendications 1 à 9, aptes à maintenir les extrémités longitudinales (2L) de ladite éprouvette (2).1 1 . Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux supports (19), reliés à une base fixe (18), sur lesquels sont respectivement montés mobiles en rotation lesdits dispositifs de maintien transversal (1.1). 12. Appareillage selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de maintien transversal supplémentaire (1.2), disposé entre les deux dispositifs de maintien d'extrémité (1.1), au centre de ces derniers, par lequel est exercée une force de flexion sur ladite éprouvette (2).