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ARTICLE TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR L’expertise technique et scientifique de réfé

ARTICLE TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR L’expertise technique et scientifique de référence Techniques de l'Ingénieur p2645 Spectrométrie de masse - Principe et appareillage Date de publication : 12/09/2014 Par : Cet article fait partie de la base documentaire : Mesures - Analyses Dans le pack : Mesures - Analyses et dans l’univers : Technolgies de l’information Document délivré le : 23/06/2014 Pour le compte : 7200100403 - techniques ingenieur // marie LESAVRE // 217.109.84.129 Pour toute question : Service Relation clientèle - Techniques de l’Ingénieur 249 rue de Crimée - 75019 - Paris par mail infos.clients@teching.com ou au téléphone 00 33 (0) 1 53 35 20 20 Copyright © 2014 | Techniques de l’Ingénieur | tous droits réservés Guy BOUCHOUX Professeur à l’université Paris XI (Orsay), École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Michel SABLIER Chargé de recherches au CNRS, École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Guy BOUCHOUX Professeur à l’université Paris XI (Orsay), École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Michel SABLIER Chargé de recherches au CNRS, École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Cet article peut être traduit dans la langue de votre choix. Accédez au service Traduction à la demande dans votre espace « Mon compte ». (Service sur devis) am3511 Essais mécaniques des plastiques - Caractéristiques à long terme et ténacité 10/10/1999 Patricia KRAWCZAK Docteur Ingénieur, Enseignant-chercheur au Département Technologie des Polymères et Composites de l'École des Mines de Douai Essais normalisés, développement et sécurité des plastiques Plastiques et composites Matériaux 17/08/2014 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Copyright © 2014 Techniques de l'Ingénieur Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites AM 3 511 − 1 Essais mécaniques des plastiques Caractéristiques à long terme et ténacité par Patricia KRAWCZAK Docteur Ingénieur, Enseignant-chercheur au Département Technologie des Polymères et Composites de l’École des Mines de Douai e deuxième article sur les Essais mécaniques des plastiques présente les modalités : — des essais de comportement à long terme, tels que fatigue dynamique, fluage, fissuration sous contrainte..., qui génèrent des données nécessaires aux calculs de conception (ingénierie) et à la prévision des durées de vie, informa- tions malheureusement encore trop rarement disponibles dans la littérature technique ; — des essais de mécanique de la rupture, pour la détermination de grandeurs caractérisant la résistance des matériaux à l’amorçage et à la propagation de fis- sures et pouvant également être prises en compte dans des calculs de structure. Relativement nouveaux en terme de concepts et de méthodologies, ces essais sont encore peu pratiqués sur polymères mais se développent à un rythme tel que l’on peut espérer voir apparaître les caractéristiques correspondantes dans les catalogues et banques de données des multiples nuances commerciales de polymères industriels dans un proche avenir. On attirera l’attention sur la particularité de ces essais qui, dans les deux cas, permettent d’accéder à des données utilisables à des ﬁns de conception, de 1. Détermination du comportement mécanique à long terme ........ AM 3 511 - 2 1.1 Essais de fatigue statique ........................................................................... — 2 1.1.1 Fluage .................................................................................................. — 2 1.1.2 Relaxation............................................................................................ — 6 1.2 Essais de fatigue dynamique...................................................................... — 6 1.2.1 Principe général des essais................................................................ — 7 1.2.2 Dispositifs expérimentaux ................................................................. — 7 1.2.3 Expression des résultats .................................................................... — 9 1.3 Essais de ﬁssuration sous contrainte dans un environnement donné (ESC)........................................................ — 11 1.3.1 Prévision du phénomène................................................................... — 11 1.3.2 Principes généraux des essais........................................................... — 13 1.3.3 Essais sur éprouvettes ....................................................................... — 13 1.3.4 Essais sur demi-produits et objets ﬁnis............................................ — 16 2. Détermination de la résistance à la ﬁssuration (ténacité) ........... — 17 2.1 Principes de la mécanique de la rupture ................................................... — 17 2.1.1 Concepts de la LEFM.......................................................................... — 18 2.1.2 Concepts de la PYFM.......................................................................... — 20 2.2 Méthodes d’essai......................................................................................... — 21 2.2.1 Flexion et traction sur éprouvette entaillée...................................... — 22 2.2.2 Choc sur éprouvette entaillée............................................................ — 25 2.2.3 Fatigue dynamique sur éprouvette entaillée.................................... — 26 2.3 Intérêt de la mécanique de la rupture........................................................ — 28 Références bibliographiques ........................................................................ — 28 Pour en savoir plus .......................................................................................... Doc. AM 3 513 C Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 tiwekacontentpdf_am3511 ESSAIS MÉCANIQUES DES PLASTIQUES ____________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. AM 3 511 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites calcul d’ingénierie et de choix de matériaux, contrairement en toute rigueur aux caractéristiques mécaniques instantanées (AM 3510) et thermomécaniques de volume ou de surface (AM 3511). En pratique cependant, si les résultats des essais à long terme sont désormais de plus en plus pris en compte dans les bureaux d’étude industriels, les caractéristiques d’amorçage et de propagation de ﬁssures issues des essais de mécanique de la rupture ne sont encore que rarement considérées, essentiellement dans des domaines industriels issus d’une culture aéronautique. 1. Détermination du comportement mécanique à long terme Les essais mécaniques présentés dans l’article AM 3 510 Essais mécaniques des plastiques. Caractéristiques instantanées sont des essais instantanés qui conduisent à déterminer les caractéristiques à court terme des matériaux, sans nécessairement prendre en compte l’effet des contraintes physiques, chimiques, thermiques ou mécaniques permanentes, voire leurs combinaisons, intervenant dans les conditions réelles d’utilisation. Aﬁn d’obtenir les caractéris- tiques indispensables aux calculs de prévision du comportement en service (ou calculs d’ingénierie) sont en conséquence de plus en plus développés des essais à long terme conduisant à déterminer de véritables caractéristiques de conception telles que module de ﬂuage, résistances en fatique statique ou dynamique, résistance à la ﬁssuration sous contrainte dans divers environnements. Ces essais permettent en effet de mesurer : — la perte de rigidité en fonction du temps, conséquence des effets de relaxation moléculaire ; — les temps de résistance sous l’action de charges constantes ou cycliques, qui dépendent notamment des mécanismes d’amorçage et de propagation de fissures aux droits de défauts ; — l’influence de certains fluides sur la déformabilité et la résis- tance à long terme, en fonction notamment de facteurs tels que des coefficients de diffusion et des paramètres de solubilité. 1.1 Essais de fatigue statique Dans la mesure où les propriétés des matériaux viscoélastiques dépendent du temps, de la température et de la vitesse de sollicita- tion, un essai instantané ne peut en aucun cas être représentatif du comportement du matériau lorsqu’il est soumis à une contrainte ou une déformation constantes pendant une période de temps prolon- gée. C’est pourquoi les valeurs de modules et de résistances desti- nées aux calculs d’ingénierie doivent impérativement être déter- minées dans des conditions reproduisant les conditions d’utilisation ﬁnales en fonction de l’application considérée. D’une manière géné- rale, il est d’usage de distinguer les essais à charge imposée (ﬂuage) et les essais à déformation imposée (relaxation). 1.1.1 Fluage En théorie, le ﬂuage est un phénomène qui se manifeste dans un matériau par une augmentation de la déformation en fonction du temps, lorsqu’on lui applique instantanément une contrainte constante dans une conﬁguration de sollicitation donnée (traction, ﬂexion, compression...) (ﬁgure 1). Suite à une déformation initiale rapide ε0 (décomposable en déformation élastique initiale εe et déformation plastique initiale εp) résultant de l’application de la charge, la vitesse de ﬂuage (exprimée en pour-cent par unité de temps) décroît d’abord en fonction du temps (phase 1) pour atteindre une valeur constante (phase 2) avant de croître rapidement jusqu’à la rupture (phase 3). En pratique, il est difﬁcile voire impossible de réaliser des essais simples (traction, ﬂexion...) dans les conditions théoriques préci- tées. Ainsi, dans le cas d’une sollicitation uniaxiale en traction par exemple, l’expérience permet seulement de mesurer, à partir d’un temps t1, la déformation d’une éprouvette soumise à une force constante F0 appliquée d’une certaine façon de 0 à t 0 : en effet, l’application instantanée de la force n’est pas possible expérimenta- lement et un allongement entraîne toujours une réduction de sec- tion (calculable en tenant compte du coefﬁcient de Poisson), donc une augmentation de la contrainte (ﬁgure 2). Figure 1 – Courbes de ﬂuage théoriques σ σ0 t ε ε0 ε p déformation plastique initiale ε e déformation élastique initiale t Rupture II III I dε dt t II III I a contrainte appliquée b déformation résultante c vitesse de fluage Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 tiwekacontentpdf_am3511 ___________________________________________________________________________________________________ ESSAIS MÉCANIQUES DES PLASTIQUES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites AM 3 511 − 3 Il est d’usage également de distinguer les essais de ﬂuage, qui concernent uniquement les modiﬁcations dimensionnelles interve- nant en fonction du temps sous charge statique constante, et les essais de rupture en ﬂuage, qui consistent à déterminer le temps de rupture uploads/s1/ fluage-des-composites-am3511-pdf.pdf