Essai de traction !

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En complément au cours de Christophe Sam:
Essai de traction , voici une autre façon de présenter l’essai de traction.

Sommaire:
  • 1)Principe de l’essai de traction(+Vidéos)
  • 2) Déformation plastique
  • 3) Terminologie pour l’essai de traction
  • 4) Les éprouvettes de traction normalisées
  • 5) Déroulement d’un essai de traction
  • 6)Comportement du matériau en cours d’essai, formules
  • 7) Limite apparente d’élasticité, (Rp 0,2 – Re 0,2)
  • 8) Diagrammes ou courbes de traction
  • –8-1) Diagramme conventionnel
  • –8-2) Diagramme rationnel
  • 9) Eprouvettes normalisées
  • –9-1) Eprouvette prismatique
  • –9-2) Eprouvettes cylindriques
  • –9-3) Eprouvettes sans rayon
  • 10) Influence de l’écrouissage (Effet Bauschinger)

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1)Principe de l’essai de traction

L’essai de traction consiste à soumettre une éprouvette normalisée à un effort de traction et généralement jusqu’à sa rupture. Sauf indications contraire, l’essai est réalisé à température ambiante (20°C). L’essai est réalisé sur une machine qui enregistre simultanément les efforts(F) et les allongements (L-Lo).


Machine essai de traction
Machine essai de traction
L’essai de traction est régit par la norme NF EN 10002-1 d’Octobre 2001 (ou NF A 03-151)

VIDEOS D’ESSAIS DE TRACTION

2) Déformation plastique

La déformation plastique est la plus courante. C’est une déformation hétérogène qui conduit au phénomène de striction*.


Effet de striction
Effet de striction
*coefficient de striction (Z)
variation maximale de l’aire de la sec-tion transversale produite par l’essai (So – Su) exprimée en pourcentage de l’aire de la section initiale (So)

En déformation plastique sous un effet de traction, le diamètre de l’éprouvette se réduit (striction)

3) Terminologie pour l’essai de traction


Eprouvette en charge
Eprouvette en charge

  • Lo : Longueur initiale entre repères
  • Lu : Longueur ultime entre repères (après rupture de l’éprouvette et reconstituion de celle-ci en rapprochant soigneusement les deux fragments)
  • S : Section initiale, c’est l’aire de la section droite de l’éprouvette avant la rupture.
  • Su : Section ultime, c’est l’aire de la section minimale après la rupture de l’éprouvette.
  • Fm : C’est la charge maximale supportée pendant l’essai.
  • Fu : C’est la charge ultime à l’instant de la rupture.

4) Les éprouvettes de traction normalisées

Eprouvettes cylindriques :


Eprouvette traction cylindrique
Eprouvette traction cylindrique
S0= PI x (d²) /4 avec d>4

Eprouvettes prismatiques :


Eprouvette traction prismatique
Eprouvette traction prismatique
S0=l.e avec l/e <8

La longueur calibrée L0 (en mm) de l’éprouvette est liée à sa section S0 (en mm²) par la relation :
L0=5,65 (RACINE (S0))

5) Déroulement d’un essai de traction

  • 1) Eprouvette au repos, F=0, allongement=0.
  • 2) On tire sur l’éprouvette avec une force F1 qui entraine un allongement e1.
  • 3) On supprime l’effort et l’allongement disparait(cas on nous sommes encore dans le domaine élastique du maté-riau)
  • 4) On tire avec une Force plus importante F2 qui entraine un allongement e3
  • 5) On supprime la force F2, mais l’éprouvette ne retrouve pas son état initial. (nous avons dépassé le seuil d’élasticité et sommes entré dans le domaine plastique.). Il reste un allon-gement e2
  • 6) On exerce a nouveau un effort de traction supplémentaire plus important que l’effort F2. Après avoir atteint un maximum, la force décroit et l’éprouvette s’amincit en un endroit (zône de striction), puis il y a rupture. Après cette rupture, on mesure e4 = Lu-L0


Diagramme de traction conventionnel
Diagramme de traction conventionnel

Eprouvettes de traction
Eprouvettes de traction

6)Comportement du matériau en cours d’essai, formules

  • Limite apparente d’élasticité (Mpa) : Re ou Re0,2 =Fe/S0
  • Résistance à la rupture (Mpa) : Rr ou Rm =Fm/S0
  • Allongement (%) : A% =(Lu-L0)x100/L0
  • Coefficient de striction (%) : Z% =(Su-S0)x100/S0
  • Module d’élasticité longitudinale (%) : E =F0xL0/S0xDeltaL (avec DeltaL = L-L0)
  • (Module d’Young)Loi de Hooke : Dans la zône élastique, l’effort F de traction est proportionnel à l’allongement DeltaL
    La contrainte normale Sigma est proportionnelle à Sigma
    Sigma=E.Epsilon avec Epsilon= DeltaL /L


    Courbe de traction
    Courbe de traction

    7) Limite apparente d’élasticité, (Rp 0,2 – Re 0,2)

    Dans certains cas, la limite d’élasticité n’est pas apparente. C’est le cas pour des matériaux tels que les aciers austénitiques, l’aluminium,…On applique une légère déformation permanente égale à 0,2% de L0 pour définir Rp 0,2.(ou Re 0,2)


    Courbe de traction
    Courbe de traction

    8) Diagrammes ou courbes de traction

    8-1) Diagramme conventionnel :
    Le diagramme conventionnel de traction présente en abscisses et en ordonnées, la résistance unitaire et l’allongement provoqué par la charge, aux valeurs S0 et L0 de l’éprouvette.


    Schema de traction conventionnel
    8-2) Diagramme rationnel :
    Le diagramme rationnel porte en abscisses la déformation rationnelle et en ordonnées la contrainte vraie (qui tient compte de la variation de la section au cours de l’essai)


    Diagramme de traction rationnel
    Diagramme de traction rationnel

    9) Eprouvettes normalisées

    9-1) Eprouvette prismatique :

    Elles sont usinées dans le sens longitudinal du cordon de soudure pour définir les ca-ractéristiques mécaniques du métal de base (CCPU).

    Elles sont aussi usinées dans le sens transversal des soudures pour tester si le cordon résiste aux charges. Dans ce cas là, le cordon devra être au moins aussi résistant que le métal de base.


    Eprouvette prismatique
    Eprouvette prismatique
    9-2) Eprouvettes cylindriques :

    Elles sont usinées dans le sens longitu-dinal du cordon de soudure pour défi-nir les caractéristiques mécaniques du métal d’apport.


    Eprouvette de traction cylindrique
    Eprouvette de traction cylindrique
    9-3) Eprouvettes sans rayon :
    Si le banc de traction utilise les éprouvettes dans des mors de serrage, dans ce cas, les éprouvettes ne nécessitent pas d’usinage ou de fraisage pour les rayons. Les éprouvettes sont alors totalement rectangulaires.


    Eprouvette rectangulaire
    Eprouvette rectangulaire
    Elles sont utilisées dans les mêmes fins que les éprouvettes prismatiques.

    10) Influence de l’écrouissage (Effet Bauschinger*)

    En règle générale, un matériau métallique soumis à une déformation plastique de traction, consécutive à une déformation plastique de compression, présente une limite d’élasticité inférieure et réciproquement.
    Ce phénomène est appelé l’effet Bauschinger et se manifeste dans tous les procédés de formage à température ambiante.
    Il dépend :

    • du taux de déformation
    • de la composition chimique du matériau
    • de l’hétérogénéité du matériau

    Johann Bauschinger (11 juin 1834 à Nuremberg – 25 novembre 1893 à Munich) était un mathématicien, cons-tructeur et professeur de mécanique à l’université technique de Munich de 1868 jusqu’à sa mort. L’effet Baus-chinger en sciences des matériaux est nommé d’après lui. Il était aussi le père de l’astronome Julius Bauschinger (1860–1934).


    Effet Bauschinger
    Effet Bauschinger
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