Brevet FR3005731A1 — publié le 20141121

Capteur de choc destructif La présente invention concerne un capteur de choc destructif. D'une façon générale on sait que le dimensionnement des structures soumises à un choc sont réalisées actuellement soit à partir de calcul aux éléments finis en dynamique rapide, soit par calcul statique par utilisation d'une accélération, soit encore par des tests ou des essais sur de telles structures ou des représentations de celles-ci. Les calculs dynamiques et statiques sont réalisés sur la base de caractéristiques connues du matériau constitutif de cette structure. Or les caractéristiques des matériaux varient en fonction du type de sollicitations et notamment de la vitesse de déformation. La conséquence en est un biais dans les calculs qui conduit à un surdimensionnement des structures, ce surdimensionnement étant particulièrement sensible lorsque des calculs statiques sont utilisés. Enfin les méthodes actuelles indirectes, c'est-à-dire par exemple les mesures par accéléromètre et jauge d'extensomètrie, ne permettent pas de déterminer l'influence de la vitesse de déformation. Ainsi par exemple il est connu d'utiliser les caractéristiques statiques de résistance des matériaux (module de Young, résistance élastique, résistance à la rupture, allongement à la rupture) sans tenir compte notamment de l'influence de la vitesse de déformation. Or ceci présente une importance cruciale dans le domaine du dimensionnement en matière de construction d'engins tels que par exemple des véhicules automobiles, des plateformes navales, etc... Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet l'invention a pour objet un capteur de choc destructif, caractérisé en ce qu'il comporte une embase de support munie de moyens de fixation de premières extrémités d'éprouvettes de forme générale en tige, dont les secondes extrémités sont adaptées pour recevoir des masses de test et en ce que les premières et secondes extrémités des éprouvettes sont reliées par des gorges de point faible. Suivant d'autres caractéristiques du capteur selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - les premières extrémités des éprouvettes sont filetées et fixées par vissage dans des trous taraudés de l'embase ; - les masses de test sont emmanchées sur les secondes extrémités des éprouvettes et maintenues sur celles-ci entre un épaulement et un écrou vissé sur l'extrémité correspondante de l'éprouvette ; - les axes des éprouvettes sont parallèles à l'axe du choc et en ce que ces éprouvettes sont des éprouvettes de traction ; - les axes des éprouvettes sont perpendiculaires à l'axe du choc et en ce que ces éprouvettes sont des éprouvettes de cisaillement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un capteur de choc destructif selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue de détail de ce capteur montrant des masses de test sur une éprouvette, entrant dans la constitution d'un tel capteur de choc ; - la figure 3 représente une vue à échelle agrandie d'une telle éprouvette en forme de tige ; et - la figure 4 représente une vue en coupe de côté d'une variante de réalisation d'un tel capteur de choc destructif pour la caractérisation en cisaillement. En fait et comme cela est illustré sur ces figures et en particulier sur les figures 1 à 3, le capteur de choc destructif selon l'invention se présente sous la forme d'une série de capteurs simples associés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une pièce commune de liaison. Un tel capteur de choc comporte en effet une embase de support, désignée par la référence générale 1 sur la figure 1, présentant par exemple la forme générale d'un L, dont une portion 2 s'étend parallèlement au sens/direction général du choc, désigné par la flèche A sur cette figure 1, et dont une autre portion perpendiculaire à la première, est désignée par la référence générale 3, et s'étend dans un plan généralement perpendiculaire à ce sens/direction de choc. Les différents capteurs simples binaires sont alors désignés par les références 4, 5, 6, 7 et 8 sur cette figure et sont disposés parallèlement sur l'embase les uns à côté des autres. Dans l'exemple représenté, cinq capteurs binaires simples sont illustrés. Bien entendu un nombre différent de capteurs binaires peut être envisagé. En fait chaque capteur simple binaire comporte une éprouvette en forme de tige, telle que celle désignée par la référence par exemple 9 pour le capteur binaire 7 illustré sur la figure 1 et plus en détail sur les figures 2 et 3. On conçoit alors que différentes éprouvettes par exemple identiques, auxquelles sont attachées des masses de test de valeurs différentes par exemple, afin de solliciter différemment chaque éprouvette, peuvent être utilisées et être soumises à un même choc d'entrée. Comme cela a été indiqué précédemment, chaque éprouvette se présente alors sous la forme générale d'une tige dont l'une des extrémités comme par exemple l'extrémité 10 de l'éprouvette 9 illustrée sur ses figures 2 et 3, est filetée et est adaptée pour être engagée et fixée dans un trou taraudé de l'embase 1 et plus particulièrement de la portion 3 de cette embase. Ainsi chaque éprouvette est fixée solidement sur l'embase sur laquelle s'applique le choc en prenant soin de la dimensionner correctement afin d'éviter au maximum son influence sur la sollicitation du point faible. L'autre extrémité de l'éprouvette est désignée par la référence générale 11 sur ces figures et est alors adaptée pour recevoir des masses de valeurs différentes telles que par exemple la masse désignée par la référence générale 12 sur la figure 2 pour l'éprouvette illustrée. Cette extrémité est également dimensionnée afin d'éviter au maximum son influence sur la sollicitation du point faible. La masse est alors maintenue en position par exemple entre un épaulement 13 de l'extrémité correspondante de l'éprouvette 9 et un écrou 14 vissé sur l'extrémité filetée de l'éprouvette. Bien entendu d'autres modes de réalisation de ces moyens de fixation des masses peuvent être envisagés. Ceci permet alors à cet ensemble de former un capteur de choc qui, lorsqu'il est soumis à un choc déterminé, provoque des déformations ou la rupture des éprouvettes les plus sollicitées, c'est-à-dire celles associées par exemple aux masses de test les plus importantes, tandis que les éprouvettes les moins sollicitées ne se rompent pas mais peuvent se déformer. Ceci permet de déterminer le comportement du matériau dont sont constituées les éprouvettes. La première éprouvette rompue donne alors une indication de la sollicitation maximale à la rupture de l'éprouvette. A cet effet, les deux extrémités de l'éprouvette, c'est-à-dire celle adaptée pour être fixée sur l'embase de support et celle adaptée pour recevoir la masse de test, sont reliées par une gorge d'éprouvette c'est-à-dire de point faible ou de rupture/déformation désignée par exemple par la référence générale 15 sur la figure 3. En fait, l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 à 3 montre un capteur de choc destructif mettant en oeuvre des éprouvettes en traction. En effet et comme cela est illustré sur ces figures 1 à 3, l'axe des éprouvettes en forme de tige est placé parallèlement à l'axe du choc A. La gorge de l'éprouvette définit alors un point faible de rupture à la traction de celle-ci. Bien entendu la longueur de la gorge de l'éprouvette peut être modifiée pour éviter les contraintes couplées et les concentrations de contraintes, ou pour permettre le collage d'une jauge d'extensométrie (mesure de la déformation). Ceci permet alors d'obtenir un capteur de choc destructif par traction des éprouvettes au niveau de cette gorge d'affaiblissement. Bien entendu les éprouvettes peuvent également être utilisées en cisaillement comme cela est illustré sur la figure 4. Dans cet exemple de réalisation, l'axe des éprouvettes est placé par exemple à 90° par rapport à l'axe du choc B. On reconnaît en effet sur cette figure 4, un capteur de choc qui comporte toujours une embase désignée par la référence générale 20, sur laquelle est vissée une éprouvette désignée par la référence générale 21 et plus particulièrement l'une des extrémités de cette éprouvette. Cette éprouvette 21 présente alors un axe perpendiculaire à l'axe du choc B. L'autre extrémité de l'éprouvette est toujours munie d'une masse de test désignée par la référence générale 22 sur cette figure, tandis que des moyens de maintien en position de cette masse en position sur l'éprouvette, désignés par la référence générale 23, peuvent également être prévus. Ainsi l'éprouvette est disposée d'une façon générale à 90° par rapport à l'axe du choc. Afin d'éviter des problèmes de couplage de contraintes, cette éprouvette est maintenue dans sa partie basse par vissage dans le socle et en partie haute par les masse de maintien. Les masses de test reposent alors sur le socle ce qui permet un déplacement de celles-ci dans le sens du choc. Afin d'éviter une rotation des masses, qui induirait une contrainte de traction sur les éprouvettes, une vis peut être positionnée en partie haute, quasiment au contact de ces masses et maintenue par exemple par un contre-écrou sur une partie de l'embase, comme cela est illustré. Mais il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. Ainsi le capteur selon l'invention permet tout type de caractérisation de matériau qui peut être utilisé dans tous les domaines ayant à traiter de sollicitation dynamique de type chocs ou même de vibrations sévères. Ceci permet alors de déterminer l'accélération statique de dimensionnement permettant de réaliser des calculs rapides et réalistes, de tenue aux chocs des structures. On peut ainsi dimensionner au plus juste les structures tout en obtenant un gain de temps au niveau de ces opérations. Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS1.- Capteur de choc destructif, caractérisé en ce qu'il comporte une embase de support (1 ; 20) munie de moyens de fixation de premières extrémités (10) d'éprouvettes (9 ; 21) de forme générale en tige, dont les secondes extrémités (11) sont adaptées pour recevoir des masses de test (4, 5, 6, 7, 8 ; 22) et en ce que les premières et secondes extrémités des éprouvettes sont reliées par des gorges (15) de point faible. 2.- Capteur de choc destructif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières extrémités des éprouvettes (10) sont filetées et fixées par vissage dans des trous taraudés de l'embase (1 ; 20). 3.- Capteur de choc destructif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les masses de test (4, 5, 6, 7, 8) sont emmanchées sur les secondes extrémités des éprouvettes (9) et maintenues sur celles-ci entre un épaulement (13) et un écrou (14) vissé sur l'extrémité correspondante de l'éprouvette (9). 4. Capteur de choc destructif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les axes des éprouvettes (9) sont parallèles à l'axe du choc (A) et en ce que ces éprouvettes (9) sont des éprouvettes de traction. 5.- Capteur de chocs destructifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les axes des éprouvettes (21) sont perpendiculaires à l'axe du choc (B) et en ce que ces éprouvettes (21) sont des éprouvettes de cisaillement.