Qu’est-ce qu’une machine d’essai universelle ?
Une machine d’essai universelle est un appareil qui applique des contraintes de traction, de compression, de flexion, de torsion et autres à divers matériaux, notamment les plastiques, les céramiques, les métaux, le bois et le béton, afin de déterminer quantitativement leur résistance, leur dureté et d’autres propriétés physiques.
Les machines d’essais universelles réalisent des essais statiques. L’essai statique est une méthode d’essai dans laquelle une force est lentement appliquée à une éprouvette, et la charge est arrêtée après chaque charge constante ou déformation constante, et la déformation de l’éprouvette est mesurée pour déterminer sa résistance.
Les essais statiques comprennent les essais de traction, de flexion, de compression, de torsion et de pelage. Il existe des machines d’essais dédiées à chacun d’entre eux, qui permet de réaliser ces essais statiques en une seule unité en remplaçant le gabarit.
Utilisations des machines d’essais universelles
Les machines d’essais universelles peuvent effectuer une grande variété d’essais sur un large éventail de matériaux en remplaçant le dispositif de préhension et le gabarit. Les données obtenues grâce aux machines d’essais universelles sont non seulement utiles pour le développement des matériaux et des produits chez les fabricants, mais elles sont également essentielles pour le contrôle de la qualité et l’assurance de la sécurité des produits fabriqués en série.
Les normes d’essais sont définies en fonction de l’industrie et du produit, et les fabricants doivent se conformer aux méthodes d’essais et aux méthodes de traitement des données basées sur les normes respectives. Les principales domaines d’application des machines d’essais universelles sont les suivantes :
1. L’industrie lourde
Ces dernières années, les plastiques renforcés de fibres de carbone et de fibres de verre ont de plus en plus remplacé les matériaux métalliques dans l’industrie lourde, comme les avions et les automobiles, afin de répondre à la demande de légèreté et de fonctionnalité accrue. Même si le métal est remplacé par des plastiques composites, la résistance et la durabilité basées sur des normes doivent toujours être assurées. Les machines d’essais universelles sont utilisées pour ces évaluations.
De plus et en particulier dans le secteur automobile, il est important de mesurer la résistance non pas des composants individuels, mais des modules combinés. Pour ce faire, des machines d’essais universelles dotées de capacités de mesure avancées sont en cours de développement.
2. Le secteur de la construction
Le mortier de béton et le bois sont couramment utilisés dans le secteur de la construction. Depuis quelques années, les machines d’essais universelles sont également utilisées pour l’évaluation des méthodes anti-fissuration pour la réparation du béton détérioré. Les spécimens d’essais dans ce domaine sont souvent de grande taille, et diverses tailles de machines ont été développées pour s’adapter au sujet.
3. Autres
Certaines machines d’essais universelles sont suffisamment compactes pour permettre l’évaluation de matériaux tendres et fragiles. En utilisant des gabarits spéciaux, les machines d’essais universelles sont utilisées pour mesurer le coefficient de frottement de produits minces tels que les films industriels et pour tester la résistance à la perforation des matériaux d’emballage.
Principe des machines d’essais universelles
La machine d’essai universelle applique une charge à un objet à tester et examine les propriétés du matériau en se basant sur la relation entre l’ampleur de la force appliquée à l’objet à tester, c’est-à-dire la contrainte, et l’ampleur de la déformation. L’équipement est divisé en deux composants principaux.
Plus précisément, il y a deux composants principaux : la traverse, qui est la partie mobile, et le gabarit qui saisit l’échantillon d’essai entre la traverse et la table. Le gabarit peut être remplacé et diverses contraintes telles que la tension, la flexion et la compression peuvent être appliquées en combinant le type de gabarit et le mouvement de la traverse.
Ce faisant, la contrainte est détectée par un capteur appelé cellule de charge installé du côté de la traverse et la déformation est détectée par une jauge de contrainte.
Autres informations sur les machines d’essais universelles
1. Essai de traction
Lorsque les deux extrémités d’une éprouvette sont tirées vers l’extérieur, le matériau s’allonge proportionnellement à la contrainte. Si la force est maintenue, la relation proportionnelle entre la contrainte et la déformation est rompue et la contrainte augmente lentement, ce qui correspond à la limite d’élasticité.
Si la charge est maintenue, la contrainte augmente encore et le matériau atteint sa limite, qui est le point de rupture. C’est ce qu’on appelle le point de rupture. Les machines d’essais universelles peuvent mesurer la contrainte et la déformation aux limites d’élasticité et de rupture.
2. Essai de flexion
Essai au cours duquel une force de flexion est appliquée à un échantillon et la contrainte et la déformation à ce moment-là sont mesurées. Il existe deux types d’essais de flexion : l’essai de flexion trois points, dans lequel une charge est appliquée au centre de l’échantillon en soutenant les deux extrémités de l’échantillon, et l’essai de flexion quatre points, dans lequel la même charge est appliquée à des distances égales à partir des points de vue des deux extrémités.
Dans l’essai de flexion trois points, l’essai est effectué en poussant le centre de l’échantillon sur un support.
3. Essai de compression
Les essais de compression, également connus sous le nom d’essais de résistance à la pression, mesurent la déformation lorsqu’un échantillon est fixé à une machine d’essai et qu’une charge est appliquée par le haut. L’essai est souvent effectué en appliquant une charge jusqu’à ce que l’échantillon se brise, et des fragments de l’échantillon peuvent s’envoler lors de la rupture.
Les capteurs à contact tels que les jauges de contrainte peuvent être endommagés, c’est pourquoi il est recommandé d’utiliser des capteurs de contrainte sans contact tels que les caméras CCD.