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RÉSUMÉ
L'article explore les différents types d'essais sur les aciers en laboratoire. Les essais mécaniques mesurent la résistance, la déformation, la dureté et la ténacité des matériaux, tandis que les essais physiques évaluent la densité, la conductivité thermique, la conductivité électrique, la résistance à la corrosion, la porosité, la perméabilité, etc. Les essais physico-chimiques et chimiques étudient la structure et la réactivité des matériaux en présence de différentes substances chimiques. L'essai de traction permet lui de déterminer la limite d'élasticité, la résistance à la traction, le module de Young et l'allongement à la rupture du matériau testé. Enfin, les essais de dureté mesurent la résistance à la déformation par pénétration avec un matériau plus dur.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les propriétés d’un matériau peuvent être évaluées en soumettant des échantillons à des sollicitations similaires à celles qu’ils subiront en situation réelle. Les essais mécaniques sont les plus significatifs pour comprendre le comportement d’un matériau dans différentes situations de contraintes, comme la traction, la dureté, la fatigue et la résilience. Pour chacun de ces essais, il existe des dimensions normalisées pour l’échantillon, ainsi que des mesures spécifiques pour déterminer les caractéristiques du matériau. L’essai de traction est particulièrement important car il permet de mesurer la résistance à l’extension d’un matériau jusqu’à sa rupture. L’essai de dureté consiste quant à lui à déformer le matériau en l’endommageant avec un matériau plus dur, la forme et la charge dépendant de la méthode d’essai utilisée. La taille de l’empreinte laissée dans le matériau est ensuite analysée pour déterminer sa résistance.
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Autres types d’essais
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5. Essais de fatigue
5.1 Tenue du matériau soumis à des efforts dynamiques
Les essais usuels, effectués à vitesse lente donnent des caractéristiques intéressantes certes, mais insuffisantes pour renseigner le concepteur quant à la tenue du matériau soumis à des efforts dynamiques. En effet, on constate que des pièces soumises à des efforts variables se cassent après un certain temps de fonctionnement. Bien que les dimensions des pièces aient été calculées de façon que le matériau constitutif travaille en dessous de la limite conventionnelle d’élasticité, la rupture survient brutalement sans qu’une déformation préalable ne soit visible. On dit que la pièce s’est rompue par fatigue.
De manière à éviter cet inconvénient, des essais spéciaux, les essais de fatigue, sont effectués pour déterminer les caractéristiques des pièces soumises à des efforts variables. Ces essais permettent d’étudier le comportement des matériaux soumis à des sollicitations répétées et variables dans le temps, qui peuvent entraîner une dégradation progressive de leurs propriétés mécaniques jusqu’à la rupture.
HAUT DE PAGE5.2 Principe des essais
Ces essais consistent la plupart du temps à enregistrer un certain nombre de cycles avant rupture d’une éprouvette sollicitée sous différentes formes de charges.
Cette rupture dite « rupture de fatigue » peut se produire si l’amplitude des efforts et le nombre de sollicitations sont suffisants.
Des fissures ou criques microscopiques se forment en surface puis de plus en plus profondément, et la rupture survient lorsque la partie non fissurée supporte une contrainte supérieure à Rm.
HAUT DE PAGE5.3 Essai de flexion alternée
L’essai de flexion alternée consiste à soumettre une éprouvette à une sollicitation alternée en flexion, où l’éprouvette est sollicitée successivement vers le haut et vers le bas sous l’action d’un excentrique (figure 26).
Ce type d’essai est souvent utilisé...
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Essais de fatigue
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GERMAIN (L.), GODET (S.), MAZILLE (H.) - Les aciers : propriétés, mise en œuvre et traitement thermique. - Dunod (2007).
-
(2) - LEFEBVRE (J.P.), LECOMTE-BECKERS (J.) - Matériaux de construction : propriétés, mise en œuvre et durabilité. Presses polytechniques et universitaires romandes - (2015).
-
(3) - KLEBER (X.), MARCINIAK (M.) - Traité des matériaux : mécanique des matériaux, matériaux métalliques. Hermès Science Publications - (2010).
-
(4) - DAVENPORT (A.J.), BAINBRIDGE (W.S.) - Introduction to the Physical Metallurgy of Welding. - Butterworth-Heinemann (1994).
ANNEXES
NF EN 1090 qui définit les exigences pour la fabrication, l’inspection et la labellisation des produits en acier et en aluminium utilisés dans la construction.
NF EN ISO 6892-1 qui décrit la méthode pour les essais de traction sur les métaux.
NF EN ISO 6506-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Brinell pour les matériaux métalliques.
NF EN ISO 6507-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Vickers pour les matériaux métalliques.
NF EN ISO 6892-2 qui décrit la méthode pour les essais de traction sur les matériaux à température ambiante.
NF EN ISO 6508-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Rockwell pour les matériaux métalliques.
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Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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