TP Résistance des Matériaux. Essai de traction

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1 TP Résistance des Matériaux Année ENSIBS - 1 re année Mécatronique Essai de traction Figure 1 Machine d essai Inspekt 50kN 1 Introduction 1.1 Matériel Lors de ce TP traction, vous aurez à votre disposition le matériel suivant : une machine d essai Inspekt table 50kN présentée figure 1, équipée de mors de traction auto-serrant ; un PC de mesure connecté à la machine d essai ; le logiciel LabMaster permettant de piloter les essais et de sauvegarder les mesures ; un pied à coulisse, un réglet et un palmer pour mesurer les dimensions des éprouvettes. 6 mars

2 1.2 Objectif Il s agit durant cette séance de réaliser et dépouiller des essais de traction monotone. Différents matériaux et dimensions d éprouvettes seront testés. Les grandeurs caractéristiques du comportement de chaque matériau seront déduites des essais et comparées. 1.3 Sécurité La machine de traction à une capacité de 50 kn, soit l équivalent de 5 tonnes, ou encore le poids de près de 5 voitures...les commandes de la machine sont donc à manipuler avec précaution : risque de pincement des doigts ; risque d écrasement par la traverse ; risque de détérioration des attachements ou de la machine. Les précautions à prendre sont simples : un seul manipulateur sur la machine ; zone d essai rangée (pas d éprouvette ou d outil qui trainent) ; pas de mouvement en vitesse rapide sans surveiller que les mors ne viennent écraser ou pincer, un doigt, une main ou l éprouvette ; pas d intervention manuelle sur la machine (hors arrêt d urgence) en cours d essai ; repérer avant tout essai l arrêt logiciel dans LabMaster et l arrêt d urgence sur le bâti de la machine ; premier essai à réaliser en présence de l enseignant ; appeler l enseignant en cas de doute sur la procédure ou pour tout incident. 2 Essai de traction 2.1 Présentation de la machine Inspekt table 50kN Les essais de traction seront réalisés en mode automatique depuis le PC de contrôle. Le logiciel LabMaster permet de programmer l essai, de le piloter puis de récupérer les résultats obtenus. Le login se fait avec le user name TP_ENSIBS, la database correspondante doit être Data_TP_ENSIBS_2014 et on choisira un essai de traction (Tensile test). La procédure d essai a été préparée et stockée dans la série d essai TP_ENSIBS. Elle est accessible depuis l écran d accueil du logiciel (cf. figure 2). Une fois le logiciel lancé, il faut connecter la cellule au contrôleur via le bouton (Connect to controller). La commande manuelle présentée figure 3 ne servira donc que lors de l installation de l éprouvette pour descendre ou monter la traverse mobile. La machine d essai est équipée de mors de traction (figure 4). L éprouvette, de forme rectangulaire, doit être installée verticale et centrée dans les mors mobiles. Un serrage manuel de l éprouvette dans chaque mors est réalisé avec les poignées de serrage. La préparation et le lancement de l essai se font depuis le logiciel LabMaster présenté figure 3. Cette interface possède en bas une zone d initialisation de l essai et de suivi des mesures. À droite, une interface pour piloter la traverse et en haut un bouton START. Durant l essai, un nouvel écran graphique trace la charge en fonction du déplacement (figure 5). Une barre d icône, en haut à droite, regroupe les actions utiles : pause et stopper l essai. 6 mars

3 Figure 2 écran principal de LabMaster Figure 3 Commande manuelle de l Inspekt table 50kN 6 mars

4 Figure 4 Éprouvette de traction installée dans les mors Figure 5 Interface LabMaster de pilotage des essais de traction 6 mars

5 2.2 Préambule Proposer une procédure pour déterminer la raideur de la machine en traction. Justifier les hypothèses considérées. 2.3 Procédure d essai 1. Préparation de l éprouvette : mesurer son épaisseur h ; mesurer sa largeur b ; tracer un trait au marqueur en travers de l éprouvette, à 40 mm des extrémités, il vous servira de repère pour l insertion dans les mors. 2. Installation de l éprouvette : si besoin, relever le mors supérieur en utilisant la commande manuelle (cf. 3) ; placer l éprouvette au centre du mors inférieur et la serrer légèrement ; vérifier et corriger la verticalité de l éprouvette ; tarer la charge ; descendre le mors supérieur pour obtenir une longueur libre L d environ 150 mm ; serrer le mors supérieur et le mors inférieur complètement. 3. Réalisation de l essai : tarer la position ; lancer l essai automatique en choisissant la série d essai qu il convient ; surveiller le bon déroulement de l essai ; stopper l essai après rupture de l éprouvette ou en cas d incident (en cas de bon déroulement, l essai s arrête automatiquement) ; Appliquer cette procédure afin de déterminer la raideur de la machine en traction (vous occulterez alors l étape de préparation de l éprouvette) en utilisant la série d essais Raideur_machine ; puis pour déterminer les caractéristiques mécaniques des éprouvettes en acier et aluminium, série TP_ENSIBS. 2.4 Dépouillement Pour chaque essai de traction, vous traiterez les résultats selon : 1. importer le fichier d essai *.dat dans un tableur ; 2. tracer les courbes : Charge (N) = f{déplacement (mmm)} ; Contrainte nominale (MPa) = f{déformation conventionnelle} ; zoom de la courbe précédente dans la partie élastique. 3. en déduire les constantes caractéristiques du matériau en précisant le moyen de les calculer : module d Young E ; limite d élasticité R e ; résistance mécanique R m ; alongement à la rupture A%. 4. déterminer les raideurs apparentes au cours de la première montée en charge de chaque éprouvette K 1 ; au cours du début d au moins une décharge de chaque éprouvette K 2 (et K 3 si réalisé) ; 6 mars

6 au cours de la montée en charge de l essai "raideur machine" K c ; au cours du début de la décharge de l essai "raideur machine" K d. Question 2.1 Rassembler les résultats des essais de traction des deux échantillons dans un tableau synthétique. Comparer les essais entre eux et aux résultats attendus pour ces matériaux. Question 2.2 Expliquer pourquoi l évaluation du module d Young E à partir des raideurs est faussée. Proposer une correction de ces résultats avec les raideurs machines mesurées. Question 2.3 Mesurer et commenter les dimensions des éprouvettes après essai. Analyser la forme de la zone de rupture. Quelles sont les orientations des faces de rupture des éprouvettes? Les éprouvettes cassent-elles par traction ou cisaillement? Remarques. Pour un accroissement d effort donné de traction F, l allongement mesuré est l = l m + l e, avec l m l allongements du montage et l e celui de l éprouvette. On a alors la relation : F = K l = K ( l m + l e ) = K (F/K m + l e ), soit F = K K m /(K m K) l e, faisant apparaitre que le module d Young corrigé de l éprouvette s exprime simplement comme K.K m.l 0 (K m K)S = E Avant de partir : Ranger le matériel. Éteindre les appareils : machine d essai Inspekt table 50kN ; boîtier de communication ; ordinateur. Ne pas laisser d éprouvette cassée sur et autour de la machine. 6 mars