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1 - BUT DES ESSAIS

2 - ESSAI DE TRACTION

3 - ESSAIS DE DURETÉ

4 - ESSAIS DE RÉSILIENCE

5 - ESSAIS DE FATIGUE

6 - AUTRES TYPES D’ESSAIS

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : TBA1046 v2

Essais de fatigue
Les essais des aciers

Auteur(s) : Thibault FOURCADE

Date de publication : 10 juin 2023

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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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ABSTRACT

Steel testing

The article explores the different types of laboratory tests on steels. Mechanical tests measure the strength, deformation, hardness, and toughness of materials, while physical tests evaluate density, thermal conductivity, electrical conductivity, corrosion resistance, porosity, permeability, and more. Physico-chemical and chemical tests study the structure and reactivity of materials in the presence of different chemical substances. The tensile test allows to determine the yield strength, tensile strength, Young's modulus, and elongation at fracture of the tested material. Finally, hardness tests measure resistance to deformation by penetration with a harder material.

Auteur(s)

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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MOTS-CLÉS

acier propriétés essai

KEYWORDS

steel   |   properties   |   testing

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-tba1046


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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.

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5.2 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.

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5.3 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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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).

1 Normes et standards

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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