TP S.I.I. Fonctionnalité, architecture et structure des systèmes Cycle 3 : CYCLE3- ETUDE DE LA CONCEPTION D UN ENSEMBLE MECANIQUE PTSI Ferdinand Buisson Voiron Etude de la conception et de la réalisation des ensembles mécaniques Produits/Matériaux/Procédés Compétences : Exp1-A3 Caractéristiques mécaniques à travers l essai de TRACTION Activités Contenu Compétences 1 Réaliser un essai de traction Exp1 2 Analyser les caractéristiques mécaniques A3 1
Essai de traction Activité Contenu Compétences 1 Réaliser un essai de traction Exp1 Acteur: Groupe 1. Rappels de cours sur l essai de TRACTION L essai consiste à soumettre une éprouvette à un effort de traction et cela généralement jusqu à rupture pour déterminer une ou plusieurs caractéristiques mécaniques. Il est défini par la norme NF EN 10002. On impose une déformation croissante à l éprouvette sur laquelle on a tracé 2 repères initialement distants de Lo et on mesure simultanément l effort F et l allongement AL=L- Lo. L éprouvette est normalisée et peut être obtenue par usinage ou moulage. Elle comporte une partie calibrée de longueur Lc qui est raccordée par un congé aux têtes d amarrage. https://www.youtube.com/watch?v=cadylfhjcru Courbe de l essai de traction La courbe de traction représente l évolution de la contrainte = F/So en fonction de l allongement unitaire = L/L. Elle doit être connue par cœur. 2
Principales caractéristiques déterminées : Résistance à la limite élastique : Re (Mpa = N/mm 2 ) Résistance à la traction : Rm (Mpa = N/mm 2 ) Allongement en % après rupture : A%=100*(Lu-Lo)/Lo avec Lu=longueur reconstituée après rupture Coefficient de striction en % après rupture : Z%=100*(Su-So)/So Module de Young E (module d élasticité longitudinal): E = σ / Info : le module de Young est la contrainte mécanique qui engendrerait un allongement de 100 % de la longueur initiale d'un matériau (il doublerait donc de longueur).un matériau dont E est élevé est très rigide. Module de cisaillement G (élasticité transversale) est donné par la relation : E = 2(1+ ).G avec = coef poisson Exemple : pour l acier S235, Re = 235 Mpa, E = 210000 Mpa, = 0.3, G = 80000 Mpa Notion de DUCTILITE : capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. 2. Réalisation d un essai de traction Dans le laboratoire matériau du lycée, vous avez réalisé un essai de traction sur une éprouvette calibrée en aluminium car la machine de traction peut tirer qu avec un effort maxi de 2000kg. Attention : l essai de traction récupère sur la machine la force (N) et l allongement (mm). 3
Essai de traction Activité Contenu Compétences 2 Caractéristiques mécaniques A3 Acteur: individuelle Problématique : l objectif de cette partie est de récupérer le fichier texte donnant les différents couple (effort/allongement) obtenus lors de l essai de traction sur la machine et de tracer la courbe F = f( L) à l aide d un programme Python. Enfin, vous déterminerez à partir de cette courbe, les caractéristiques mécaniques du matériau testé. PARTIE 1 : tracé de la courbe Question 1 : récupérer sur le serveur srv201 le fichier texte de l essai de traction et le programme python associé. Enregistrer les sur votre répertoire personnel. Ouvrir le fichier texte. Regarder le contenu des 4 premières lignes puis la structure des lignes suivantes. Question 2 : ouvrir le programme python et réaliser les actions suivantes : Modifier la ligne toto=open("fichier.txt") en mettant le nom de votre fichier à la place de «fichier» Mettre dans la première boucle for le nombre d itération correspondant au commentaire Explications sur la 2 ème boucle for : La 1 ère ligne li=toto.readline() permet de récupérer le contenu d une ligne du fichier txt sous la forme d une chaine de caractères. Les 3 lignes suivantes permettent de transformer cette chaine de caractère en une liste de 2 éléments (l allongement et l effort). Question 3 : commenter la ligne force.append(float(li[1])) Explications sur fin du programme : La fin du programme permet avec la bibliothèque Matplotlib de tracer la courbe F=f(allongement). Question 4 : exécuter le programme et imprimer la courbe. 4
PARTIE 2 : exploitation de la courbe Question 5 : expliquer la forme de la courbe pour les très faibles charges. Quel phénomène est à l origine de cette forme. Question 6 : compte tenu de cette observation, construire un nouveau zéro pour l effort et pour l allongement par la méthode de votre choix (sur le tracé papier). Question 7 : repérer sur la courbe les zones élastiques et plastiques. Question 8 : quelle est l unité de Re et Rm? à l aide de la courbe, déterminer ces valeurs. 5