Essais Mécaniques : Compression, Cisaillement, Choc, Fatigue

Essais de Compression

La compression est un effort soutenu, semblable à la traction, mais avec une direction opposée. C'est le type de sollicitation caractéristique des colonnes ou piliers qui supportent un poids. La longueur de la barre est très importante par rapport aux dimensions de sa section transversale lors d'une compression. Les échantillons d'essai de compression des matériaux en pierre (béton, roches, etc.) sont généralement de forme cylindrique avec une hauteur égale à deux fois le diamètre. On utilise également des éprouvettes prismatiques ou cubiques. Le mode de rupture présente des caractéristiques différentes de celui en traction. Les essais de compression sont rares pour les métaux. Dans le cas des métaux ductiles, l'essai est similaire à celui de traction, avec trois périodes (proportionnalité, fluage et rupture). Dans les métaux tendres (plomb, cuivre, etc.), la première période est presque inexistante, et parfois le fluage est si important qu'il conduit à de grandes déformations sans rupture.

Essai de Cisaillement

L'essai de cisaillement détermine le comportement du matériau sous une contrainte de cisaillement, augmentant progressivement jusqu'à la rupture (clavettes, rivets, vis, boulons, etc.).

Essai de Poinçonnage

L'essai de poinçonnage est un essai de coupe, mais sur une surface cylindrique. Il peut être réalisé avec n'importe quelle machine d'essai universelle, à condition de disposer des accessoires appropriés.

Essai de Résilience (Choc)

L'essai de choc, ou essai de résilience, a pour but de déterminer l'énergie absorbée par une éprouvette de dimensions normalisées, lorsqu'elle est rompue d'un seul coup. Il est très important pour évaluer le comportement d'un matériau destiné à la fabrication de pièces et d'organes de machines soumis à des sollicitations dynamiques. Les éprouvettes sont standardisées, généralement de 55 mm de long et de section carrée de 10 mm de côté. L'entaille peut être en forme de V ou de U. La machine la plus utilisée est le mouton-pendule de Charpy.

Essai de Fatigue

L'essai de fatigue consiste à soumettre une pièce à des efforts variables en direction et en amplitude, répétés avec une certaine fréquence. De nombreux matériaux, en particulier ceux utilisés dans la construction de machines ou de structures, sont soumis à des efforts variables et répétés fréquemment. C'est le cas des arbres, essieux, roues, bielles, roulements, ressorts, etc. Lorsqu'un matériau est soumis à des contraintes qui varient continuellement en grandeur et en direction, il peut se rompre avec des charges inférieures à celles de la rupture sous une contrainte de traction constante.

Limite de Fatigue (ΔσF)

Il existe une valeur, ΔσF, en dessous de laquelle aucune rupture par fatigue ne se produit. C'est la limite de fatigue. Le chargement de fatigue est répétitif (cyclique) et présente un minimum et un maximum à chaque cycle. La différence entre ces deux valeurs (ΔσF) est la limite de fatigue, quel que soit le nombre de répétitions.

Représentation Graphique

Le graphique illustre un cycle de variations d'effort auquel le matériau est soumis. Ces cycles se répètent, mais ne sont pas nécessairement identiques. Si la différence entre la contrainte maximale (σmax) et la contrainte minimale (σmin) dans un cycle dépasse la valeur de ΔσF, il y a un risque de rupture si le phénomène se répète sur plusieurs cycles.