Brevet FR3138700A1 — publié le 20240209

Eprouvette (100) d’essai mécanique en cisaillement, cette éprouvette comportant un corps (102) monobloc ayant un premier axe (A) et comportant une première partie (104) ayant en section transversale une forme en queue d’aronde comprenant une première zone (104b) de plus faible épaisseur (E2) et une seconde zone de plus grande épaisseur (E1), caractérisée en ce que le corps (102) comporte une seconde partie (106) qui a une section transversale identique à la première partie (104), les première et seconde parties (104, 106) étant reliées entre elles au niveau d’un premier plan (P1) qui est un plan de symétrie du corps (102) et qui passe entre les zones (104b, 106b) de plus faible épaisseur des première et seconde partie (104, 106). Figure pour l'abrégé : Figure 3 EPROUVETTE ET PROCEDE D’ESSAI MECANIQUE EN CISAILLEMENT Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une éprouvette et un procédé d’essai mécanique en cisaillement. Arrière-plan technique Un disque de rotor 10 d’une turbomachine d’aéronef est partiellement représenté aux figures 1 et 2 et comprend à sa périphérie des alvéoles 12 qui sont destinées à recevoir par emmanchement mâle-femelle des pieds 14 d’aubes de rotor 16. Les pieds 14 et les alvéoles 12 ont donc des formes complémentaires qui sont par exemple en queue d’aronde comme dans l’exemple représenté, ou en sapin. Il est connu d’insérer une cale, appelée clinquant 18, entre le pied 14 et le fond 12a de l’alvéole 12 du disque 10. En fonctionnement, ces clinquants 18 sont soumis à des vibrations telles qu’ils peuvent se déplacer et se désengager des alvéoles 12. Lors d’une opération de maintenance d’une turbomachine d’aéronef, il n’est pas inhabituel de constater le désengagement ou la perte de clinquants 18. Or, s’il y a désengagement ou même perte d’un clinquant 18, cela change la répartition de pression exercée par l’alvéole 12 du disque 10 sur les portées 20 du pied 14 de l’aube 16. Cela modifie l’état de contrainte notamment en cisaillement. Celui-ci augmente fortement jusqu’à amorcer des fissures dans le pied 14 de l’aube 16. Dans ce cas, il faut pouvoir déterminer si on peut attendre la prochaine opération de maintenance et de dépose moteur par exemple ou non. Et donc pour cela, il faut être capable de déterminer le nombre de cycles en propagation. Ainsi, des lois de propagation sont nécessaires et sont obtenues en réalisant des essais avec des éprouvettes de type CT, qui est l’acronyme de Compact Tension . Ces éprouvettes doivent être adaptées au chargement en cisaillement afin de réaliser des essais prédictifs. Les éprouvettes de la technique actuelle ne permettent pas d’atteindre cet objectif. La présente invention apporte une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. L’invention propose une éprouvette d’essai mécanique en cisaillement, cette éprouvette comportant un corps monobloc ayant un premier axe et comportant une première partie ayant en section transversale une forme en queue d’aronde comprenant une première zone de plus faible épaisseur et une seconde zone de plus grande épaisseur, caractérisée en ce que le corps comporte une seconde partie qui a une section transversale identique à la première partie, les première et seconde parties étant reliées entre elles au niveau d’un premier plan qui est un plan de symétrie du corps et qui passe entre les zones de plus faible épaisseur des première et seconde partie. La présente invention propose donc une configuration particulière d’éprouvette mécanique qui permet de tester le comportement en cisaillement d’un pied d’aube. Pour cela, l’éprouvette comprend l’équivalent de deux pieds d’aube qui forment un seul bloc et qui sont disposés de manière symétrique. Pour connaître le comportement d’un pied d’aube en cisaillement au niveau de ses portées d’appui sur une alvéole d’un disque, les deux parties de l’éprouvette sont reliées entre elles au niveau des zones de plus faible épaisseur de ces parties ou de ces pieds. Cette configuration donne à l’éprouvette une forme générale en « haltère ». L’éprouvette selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : -- lesdites épaisseurs sont mesurées dans des directions parallèles entre elles et dans un plan perpendiculaire audit premier axe ; -- lesdites épaisseurs sont mesurées dans des directions parallèles entre elles et audit premier plan ; - chacune des première et seconde parties comprend en outre un bloc parallélépipédique, la seconde zone de chaque partie étant située entre le bloc et la première zone de cette partie ; - chaque bloc comprend des faces latérales libres qui sont perpendiculaires audit plan, et une face d’extrémité libre qui est parallèle à ce plan ; - les première et seconde zones de chaque partie comprennent des faces avant s’étendant dans un même second plan perpendiculaire au premier plan, et des faces arrière s’étendant dans un même troisième plan perpendiculaire au premier plan ; - l’une des faces latérales libres de chaque bloc est parallèle au second plan et en retrait vers l’arrière par rapport à ce second plan, et l’une des faces latérales libres de chaque bloc est parallèle au troisième plan et en retrait vers l’avant par rapport à ce troisième plan ; - l’éprouvette comprend des rainures rectilignes formées dans le corps au niveau du premier plan ; - l’éprouvette comprend une première rainure entre les faces avant de la première partie et les faces avant de la seconde partie, et une seconde rainure entre les faces arrière de la première partie et les faces arrière de la seconde partie ; et - les rainures s’étendent sur toute l’épaisseur des premières zones. La présente invention concerne encore un procédé d’essai mécanique en cisaillement au moyen d’une éprouvette telle que décrite ci-dessus, dans lequel il comprend une étape de sollicitation en cisaillement de cette éprouvette. L’éprouvette selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - le procédé comprend en outre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode I ; - le procédé comprend en outre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode II ; - l’étape de sollicitation est effectuée au moyen d’un système d’essai de type Arcan. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue schématique partielle d’un disque de rotor d’une turbomachine d’aéronef, la est une vue schématique partielle en perspective d’un disque de rotor, une cale étant intercalée entre le pied d’aube et le fond de l’alvéole du disque, la est une vue schématique en perspective d’une éprouvette d’essai mécanique en cisaillement selon un mode de réalisation de l’invention, la est une vue très schématique d’un système d’essai de type Arcan pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, la est une vue schématique en perspective d’une éprouvette d’essai mécanique en cisaillement selon une variante de réalisation de l’invention, et la est une vue à plus grande échelle d’une partie de la . Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 ont été décrites dans ce qui précède et montrent un disque de rotor 10 équipé à sa périphérie d’aubes de rotor 16 dont une seule est représentée. Une aube 16 comporte une pale 22 qui est reliée à un pied 14 par une plateforme 24. Le pied 14 est emmanché dans l’alvéole 12 du disque 10 et a une forme complémentaire à cette alvéole 12, ici en queue d’aronde. Un pied 14 en queue d’aronde comporte pour l’essentiel deux portions à savoir une première portion 14a en forme de bulbe et une seconde portion 14b qui forme une échasse de liaison entre la plateforme 24 et la première portion 14a. La première portion 14a a une épaisseur E1 plus grande que l’épaisseur E2 de la seconde portion 14b. La première portion 14a comprend une surface 26 opposée à la plateforme 24, qui fait face au fond 12a de l’alvéole 12, et deux flancs latéraux 28 inclinés. Ces flancs 28 forment les portées 20 destinées à coopérer par appui avec des parois correspondantes de l’alvéole 12 pour retenir l’aube 16 dans l’alvéole 12 lorsque le disque 10 tourne autour de son axe de rotation et que l’aube 16 est soumise à des forces centrifuges en fonctionnement. Les épaisseurs E1 et E2 précitées sont mesurées dans des directions parallèles entre elles et à la surface 26. La présente invention propose une éprouvette d’essai mécanique qui permet notamment d’obtenir des lois de propagation de fissures de pieds d’aubes soumis à un chargement en cisaillement. La illustre un premier mode de réalisation d’une éprouvette 100 selon l’invention. Cette éprouvette 100 comprend un corps monobloc 102 qui est par exemple réalisé en alliage métallique, à base de titane par exemple (comme c’est le cas du TiAl). On définit XYZ comme étant un repère orthonormé. Le corps 102 a un premier axe A qui s’étend parallèlement à l’axe X. Le corps 102 peut avoir une forme allongée le long de l’axe A. Le corps 102 comprend deux parties 104, 106 qui sont identiques et symétriques par rapport à un premier plan P1 qui est à la fois un plan de symétrie et un plan de liaison. Le plan P1 est ici parallèle au plan XY. Les parties 104, 106 forment ou représentent des pieds 14 d’aubes 16. Ainsi, chaque partie 104, 106 a en section transversale une forme en queue d’aronde et comprend une première portion ou zone 104b, 106b de plus faible épaisseur E2 et une seconde portion ou zone 104a, 106a de plus grande épaisseur E1. La partie 104, que l’on qualifie par exemple de partie inférieure, a sa zone 104a de plus grande épaisseur E1 qui est située au-dessous de la zone 104b de plus petite épaisseur E2. La partie 106, que l’on qualifie par exemple de partie supérieure, a sa zone 106a de plus grande épaisseur E1 qui est située au-dessus de la zone 106b de plus petite épaisseur E2. Les parties 104, 106 sont reliées entre elles au niveau du plan P1 qui passe au milieu du corps 102 et entre les zones 104b, 106b. On peut également définir P2 comme un autre plan de symétrie perpendiculaire à P1 et passant par l’axe A et au milieu du corps 102. On peut également définir P3 comme un autre plan de symétrie perpendiculaire à P1 et P2 et passant au milieu du corps 102. Comme c’est le cas d’un pied d’aube, les zones 104a, 106a de chaque partie 104, 106 comportent deux flancs latéraux 110 inclinés qui sont destinés à reproduire les portées 20 d’une aube 16. Dans l’exemple représenté, chacune des parties 104, 106 comprend en outre un bloc 112 parallélépipédique, la seconde zone 104a, 106a de chaque partie 104, 106 étant située entre le bloc 112 et la première zone 104b, 106b de cette partie. Chaque bloc 112 comprend des faces latérales 112a, 112b libres qui sont perpendiculaires au plan P1. Les deux faces 112a sont parallèles au plan P3 et disposées de part et d’autre de ce plan P3. Les deux faces 112b sont parallèles au plan P2 et disposées de part et d’autre de ce plan P2. Chaque bloc 112 comprend une face d’extrémité 112c libre qui est parallèle au plan P1. Les zones 104a, 104b, 106a, 106b de chaque partie 104, 106 comprennent des faces avant 114 s’étendant dans un même second plan P4 perpendiculaire au premier plan P1, et des faces arrière 116 s’étendant dans un même troisième plan P5 perpendiculaire au premier plan P1. Les plans P4 et P5 sont parallèles au plan P3 et s’étendent de part et d’autre de ce plan P3. L’une des faces 112a de chaque bloc 112, appelée face avant, est parallèle au second plan P4 et en retrait vers l’arrière par rapport à ce second plan P4. L’autre des faces 112a libres de chaque bloc 112, appelée face arrière, est parallèle au troisième plan P5 et en retrait vers l’avant par rapport à ce troisième plan P5. La illustre un exemple de système 200 d’essai mécanique, ici du type Arcan, pouvant être utilisé pour réaliser des sollicitations mécaniques sur l’éprouvette 100. La montre que la partie 104 de l’éprouvette 100 est maintenue serrée dans une première mâchoire 202 et que la partie 106 est maintenue serrée dans une seconde mâchoire 204. La mâchoire 202 est reliée à un premier bras 206 apte à réaliser un effort de traction dans une première direction (flèche F). La mâchoire 204 est reliée à un second bras 208 apte à réaliser un effort de traction dans une seconde direction (flèche F’), qui est parallèle et opposée à la première direction. Les mâchoires 202, 204 sont espacées l’une de l’autre dans le plan P1 et sont aptes à être déplacées respectivement dans les directions opposées (flèches F et F’) de façon à ce que des efforts de cisaillement soit appliquées dans l’éprouvette 100 dans le plan P1. La présente invention propose ainsi un procédé d’essai mécanique en cisaillement au moyen d’une éprouvette 100, telle que celle illustrée à la , dans lequel il comprend une étape de sollicitation en cisaillement de cette éprouvette 100, par exemple au moyen du système 200 de la . Le procédé peut comprendre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode I. Le procédé peut comprendre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode II. Pour cela, l’éprouvette 100 est avantageusement du type de celle représentée aux figures 5 et 6. Ces figures représentent une variante de réalisation de l’éprouvette 100 dans laquelle des rainures 118 sont formées dans le corps 102 au niveau du premier plan P1. Dans l’exemple représenté, ces rainures 118 sont rectilignes. Une première rainure 118 est formée entre les faces avant 114 de la première partie 104 et les faces avant de la seconde partie 106. Une seconde rainure 118 est formée entre les faces arrière 116 de la première partie 104 et les faces arrière de la seconde partie 106. Comme on le voit à la , les rainures 118 peuvent s’étendre sur toute l’épaisseur E2 des premières zones 104b, 106b. Les rainures 118 ont par exemple en section transversale une forme générale en V ou U. Dans un exemple particulier de réalisation de l’éprouvette 100, chaque rainure 118 a une forme en V dont les parois forment un angle compris entre 50° et 70°, et de préférence de 60°. Chaque rainure 118 a une profondeur comprise entre 50 et 200μm, de préférence comprise entre 80 et 120μm, et par exemple de 100μm. Au fond de chaque rainure, les parois de la rainure sont reliées par un arrondi ayant un rayon compris entre 5 et 50μm, et de préférence entre 10 et 30μm. Eprouvette (100) d’essai mécanique en cisaillement, cette éprouvette comportant un corps (102) monobloc ayant un premier axe (A) et comportant une première partie (104) ayant en section transversale une forme en queue d’aronde comprenant une première zone (104b) de plus faible épaisseur (E2) et une seconde zone de plus grande épaisseur (E1), caractérisée en ce que le corps (102) comporte une seconde partie (106) qui a une section transversale identique à la première partie (104), les première et seconde parties (104, 106) étant reliées entre elles au niveau d’un premier plan (P1) qui est un plan de symétrie du corps (102) et qui passe entre les zones (104b, 106b) de plus faible épaisseur des première et seconde partie (104, 106). Eprouvette (100) selon la revendication 1, dans laquelle chacune des première et seconde parties (104, 106) comprend en outre un bloc (112) parallélépipédique, la seconde zone (104a, 106a) de chaque partie (104, 106) étant située entre le bloc (112) et la première zone (104b, 106b) de cette partie. Eprouvette (100) selon la revendication 2, dans laquelle chaque bloc (12) comprend des faces latérales (112a, 112b) libres qui sont perpendiculaires audit plan (P1), et une face d’extrémité (112c) libre qui est parallèle à ce plan (P1). Eprouvette (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle les première et seconde zones (104a, 104b, 106a, 106b) de chaque partie (104, 106) comprennent des faces avant (114) s’étendant dans un même second plan (P4) perpendiculaire au premier plan (P1), et des faces arrière (116) s’étendant dans un même troisième plan (P5) perpendiculaire au premier plan (P1). Eprouvette (100) selon la revendication 4, en dépendance de la revendication 3, dans laquelle l’une des faces latérales (112a) libres de chaque bloc (112) est parallèle au second plan (P4) et en retrait vers l’arrière par rapport à ce second plan (P4), et l’une des faces latérales (112a) libres de chaque bloc (112) est parallèle au troisième plan (P5) et en retrait vers l’avant par rapport à ce troisième plan (P5). Eprouvette (100) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle elle comprend des rainures (118) rectilignes formées dans le corps (112) au niveau du premier plan (P1). Eprouvette (100) selon la revendication 6, en dépendance de la revendication 4 ou 5, dans laquelle elle comprend une première rainure (118) entre les faces avant (114) de la première partie (104) et les faces avant (114) de la seconde partie (106), et une seconde rainure (118) entre les faces arrière (116) de la première partie (104) et les faces arrière (116) de la seconde partie (106). Eprouvette (100) selon la revendication 7, dans laquelle les rainures (118) s’étendent sur toute l’épaisseur des premières zones (104b, 106b). Procédé d’essai mécanique en cisaillement au moyen d’une éprouvette (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend une étape de sollicitation en cisaillement de cette éprouvette (100). Procédé selon la revendication 9, l’éprouvette (100) étant telle que définie à l’une des revendications 1 à 5, dans lequel il comprend en outre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode I. Procédé selon la revendication 9, l’éprouvette (100) étant telle que définie à la revendication 6 ou 7, dans lequel il comprend en outre une étape de détermination de la loi de Paris en fissuration suivant le mode II. Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, dans lequel l’étape de sollicitation est effectuée au moyen d’un système (200) d’essai de type Arcan.