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Essai de traction haute-vitesse / essai haute-vitesse

SEP 1230, DIN EN ISO 26203-2, ISO 18872, ISO 6603-2, SAE J2749 Nov2008

Le comportement à rupture des matériaux est connu pour être dépendant la vitesse de chargement. Les essais de traction haute-vitesse également appelés essais haute-vitesse permettent de caractériser les propriétés de traction des métaux ou des plastiques à à haute-vitesse de déformation. Ces paramètres sont particulièrement précieux pour la simulation de crash.

Lors de l'essai de traction haute-vitesse, des essais de traction sont réalisés sur éprouvettes en haltère plates à des vitesses de sollicitation pouvant atteindre 20 m/s. L'utilisation d'une mesure directe de la déformation sur l'éprouvette est en outre possible, permettant ainsi la création de diagrammes de contrainte-allongement intéressants. Les essais de traction haute-vitesse sont réalisés avec une machine d’essais haute-vitesse. Ces machines d’essais servohydrauliques approchent les éprouvettes à des vitesses de déformation de 20 m/s pour des forces allant jusqu'à 160 kN.

Dispositif pour essais de traction haute-vitesse sur métaux (160 kN / 20 m/s)

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On sait depuis longtemps que les propriétés mécaniques et techniques des matériaux dépendent - entre autres - de la vitesse de sollicitation, c'est-à-dire de la vitesse de déformation. Dans la pratique, les charges ou sollicitations brutales conduisent toutefois souvent à la défaillance des composants. Les concepteurs engagés dans le développement d'automobiles résistantes aux chocs ont rapidement découvert que l'utilisation de valeurs caractéristiques de matériaux obtenues lors d'essais quasi-statiques produisait des résultats erronés. Ce n'est qu'en utilisant les données des essais de traction haute-vitesse qu'il a été possible d'atteindre un bon niveau de corrélation entre simulation numérique la réalité.

La simulation numérique étant de plus en plus utilisée pour concevoir des procédés de formage (formage de la tôle, forgeage), il est essentiel de connaître la dépendance de la courbe d'écoulement à la vitesse de formage. Dans ce contexte, les discussions entre les scientifiques des matériaux sont toujours centrées sur les vitesse de déformation. Comme celles-ci dépendent de la forme de l'éprouvette _o, elles ne sont pas adaptées à la spécification d'une caractéristique de la machine. C'est pourquoi les fabricants de machines spécifient une vitesse de piston.

La relation entre haute-vitesse de déformation et vitesse de piston v est la suivante:

ϵ = (Δϵ / Δt) = (Δl / l₀) x (l / Δt) = (v / l₀)

Normes pour les essais de traction haute-vitesse

SEP 1230: Détermination des propriétés mécaniques sur tôles à haute-vitesse de déformation dans l’essai de traction haute-vitesse
DIN EN ISO 26203-2: Matériaux métalliques – Essai de traction à vitesse de déformation élevée – Partie 2: Systèmes servohydrauliques et autres systèmes
ISO 18872: Plastiques – Détermination des propriétés en traction à haute-vitesse de déformation
ISO 6603-2: Plastique – Détermination du comportement des plastiques rigides perforés sous l'effet d'un choc – Partie 2: Essais de choc instrumentés
SAE J2749 Nov2008: Essai de traction à haute-vitesse de déformation sur polymères

Essais de traction très haute vitesse ⁽⁴⁾

Essai de traction haute-vitesse sur plastique

Le dispositif d'essais de traction est optimisé pour l'application des vitesses d'essai élevées et brutales.

Essai de traction haute-vitesse sur plastique

Le dispositif d'essais de traction est optimisé pour l'application des vitesses d'essai élevées et brutales.
Essai de traction haute-vitesse sur métal

Des caméras haute-vitesse sont utilisées pour la mesure de l’allongement.

Essai de traction haute-vitesse sur métal

Des caméras haute-vitesse sont utilisées pour la mesure de l’allongement.
Machines d'essais haute-vitesse

La machine peut être utilisée pour réaliser des essais de traction haute-vitesse.

Machines d'essais haute-vitesse

La machine peut être utilisée pour réaliser des essais de traction haute-vitesse.
Essai de traction haute-vitesse sous température

L’éprouvette est chauffée par induction.

Essai de traction haute-vitesse sous température

L’éprouvette est chauffée par induction.

Acquisition de données mesurées

Lors des essais de traction haute-vitesse, les éprouvettes sont fréquemment équipées de jauges de contrainte permettant d’obtenir une mesure de force plus précise. Pour ce faire, l'éprouvette est appliquée dans une plage de déformation élastique, sur deux côtés, avant et arrière, avec des jauges de contrainte qui sont connectées en diagonale comme un demi-pont. Le signal de mesure obtenu présente alors sensiblement moins d'oscillations que le signal de force du capteur de force piézoélectrique.
Pour une mesure plus précise de la déformation, l’éprouvette pourra, de plus, être appliquée dans la section d'essai avec jauges de contrainte. Une jauge de contrainte est collée pour ce faire en quart de pont. Pour parer à des temps d’essais très courts, quelques millièmes de seconde seulement, des amplificateurs de mesure très rapides ainsi qu'une carte transitoire supplémentaire seront nécessaires.