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Essai de traction biaxiale

Dans l'essai biaxial, l’éprouvette est chargée sur les deux axes de force – contrairement à l'essai de traction uniaxiale.

La charge peut également être appliquée par un couple de torsion en plus de l'essai de traction ou de compression (essai de traction-compression-torsion). Pour ce faire, la machine d'essai des matériaux nécessite un entraînement de torsion supplémentaire en plus de l'entraînement par la traverse.

Pour des recherches complémentaires sur les matériaux dans un champ de contrainte de traction biaxiale, des essais sur éprouvettes de traction biais pourront également être réalisés. Quatre axes d’essai sont nécessaires à la réalisation d’essais sur cette forme d’éprouvette.

Les axes d’essai supplémentaires permettent aussi bien de reproduire des rapports de contrainte constants (trajet de contrainte linéaire) que des trajets de contrainte combinés arbitrairement (marche d'escalier).

Essai de traction compression torsion

L'essai de traction-compression-torsion (essai ZDT) est une méthode d'essai multi-axe utilisée dans les essais de matériaux et de composants; cette méthode associe un couple de torsion à un essai de traction ou de compression.

L'utilisation d'un entraînement en torsion provoque une torsion de l'éprouvette. La force supplémentaire appliquée en direction de traction ou de compression entraîne alors différents types de chargement sur la résistance du matériau.

Le couple de torsion Mt est calculé à partir de la force F au niveau du levier multipliée par la longueur r du levier utilisé: Mt = F ⋅ r

La mesure des déformations ou charges s’effectue au moyen des capteurs de force et capteurs de couple de torsion.

Essai de traction biaxiale sur éprouvette de traction biais

L’essai de traction biaxiale ou essai de traction deux-axes est une caractéristique particulière des essais de matériaux. Face à des exigences croissantes en terme de qualité, l'essai mono-axe ne suffit plus à déterminer les grandeurs caractéristiques des matériaux. L'essai de traction biais est utilisé pour générer des gammes de contrainte de traction qui apparaissent lorsqu'une éprouvette en forme de croix est chargée dans deux axes.

Pour créer cette gamme de contraintes de traction biaxiales, quatre axes d'entraînement (contrôlés et réglés individuellement, soit deux fois deux axes d'entraînement en fonctionnement maître-esclave) sont nécessaires.

Pour permettre la régulation sur un point central de l’éprouvette de traction en biais, une solution avec axes d'entraînement contrôlables et réglables individuellement sera impérativement nécessaire.

L'essai de traction biaxial, qui permet d’étudier les valeurs de contrainte définies au point de croisement de l'éprouvette, est principalement utilisé en Recherche et Développement. Pour les essais sur matériaux métalliques, le projet de norme ISO-FDIS 16842 fournit des informations sur la conception des éprouvettes, les montages d'essai et déroulements d’essai.

Éprouvette de traction biais

L’éprouvette de traction biais est chargée dans deux directions (ici, verticalement et horizontalement). Les flèches indiquent la contrainte nominale. Une contrainte particulièrement élevée, appelée contrainte d'entaille, se produit dans les angles de l’éprouvette de traction biais pendant l’essai. Les trajectoires de contrainte sont indiquées par des lignes rouges. 

Stratégies d’essai pour les chemins de charge mono et biaxiaux dans l’essai de traction biais

Les deux directions de chargement vertical et horizontal sont également représentées ici. Les axes d’essai supplémentaires permettent aussi bien de reproduire des rapports de contrainte constants (trajet de contrainte linéaire) que des trajets de contrainte combinés arbitrairement (marche d'escalier). 

Les stratégies d’essai qui en résultent sont représentées schématiquement dans ce diagramme.

Mesure/ régulation optique de la déformation

Pour permettre la régulation sur un point central de l’éprouvette de traction biais, des systèmes de mesure optiques avec axes d'entraînement contrôlables et réglables individuellement seront impérativement nécessaire.

Pour ce faire, les éprouvettes de traction biais devront être dotées de marquages correspondants permettant au système de mesure d’enregistrer les déplacements dans la direction axiale correspondante. De manière générale, 4 marquages sont nécessaires à la mesure/ régulation optique de la déformation.

Un marquage supplémentaire au centre de l’éprouvette sera nécessaire, si une régulation supplémentaire est requise sur le centre.

Produits pour l’essai biaxial

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