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Exos sur les essais mecaniques
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CH2-2- Les Essais Mécaniques Exercices
 

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ESSAIS MECANIQUES : SERIES D’EXERCICES

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N1:

La figure ci-dessous représente la courbe de traction d’un acier  :

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L’éprouvette de section circulaire a un rayon initial R0 = 10 mm et une longueur initiale de l0 = 92mm. 
1-  Calculer les contraintes σ et les déformations ε nominales aux points A, B et C.
2-  Calculer le module d’Young de l’acier. 
3-  Donner la limite élastique Re et la résistance à la traction Rm de l’acier 
4-  Calculer l’allongement relatif après la rupture de l’acier.  

Exercice N 2 :
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Un essai de traction sur une éprouvette d’une longueur initiale l0 = 50 mm  et d’une section initiale
S0 = 160 mm2 donne les résultats suivants :

∆l (mm)  P (N)
0 0
0,25 40 000
1,25 63 000
2,50 80 000
3,75 93 000
5,00 100 000
6,25 101 000
7,50 90 000

 
Essais mécaniques - Exercices Page | 1/5

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* Inutile

1-  Tracez la courbe contrainte  σ = f  (déformation ε).

2-  À partir de quelle déformation le matériau commence-t-il à se déformer plastiquement.
3-  À partir de quelle déformation commence la striction.
4-  Calculez le module de Young, la limite élastique, la limite ul time et l’allongement à la rupture.  
5-  Lors de l’essai, si on avait cessé d’appliquer la charge alors que l’allongement était de 2,50 mm,
quel aurait été l’allongement ( Δl) permanent. Dans ce cas, quelle aurait été la nouvelle limite
élastique.
6-  Que pourrait être ce matériau ?

Annexe 1 : Valeurs de E module d’YOUNG des matériaux usuels :

Module d’YOUNG Module D’YOUNG 
Matériau Matériau
daN/mm2  daN/mm2 
Carbures
55000 Zinc 8000
métalliques
Alliage
Tungstène 42000 7000 à 7500
d’aluminium  
Aciers 17000 à 28000 Magnésium 4500
Aciers de
20000 à 22000 Etain 4000
construction
Cuivre 12600 Beton 2000
Titane 10500 Bois 1000 à 3000
Bronze 10000 à 12000 Cuir 25
Fonte 10000 Caoutchouc 0,75
Laiton 9200 élastomère 0,3

Exercice N 3 :

On réalise l’essai de traction d’un matériau, sur une éprouvette d’une longueur l =
100mm  et de section circulaire ( D =  6mm). Les données suivantes ont été
recueillies :
  Sous une charge de  5KN la longueur l est de 100,6mm. Puis lorsque cette
!

charge est enlevée, la longueur l = 100,2 mm. 

  Au maximum de la courbe brute de traction, la force Fmax = 7KN, et la
!

longueur l = 112 mm.

  La rupture se produit sous une force Ff  = 6,5KN. Après la rupture de
!

l’éprouvette, la longueur l = de 114mm.

Déterminez :
La limite d’élasticit é Re ,
Le module d’YOUNG  E  (d’élasticité longitudinal) ,
La résistance à la traction Rr ou Rm ,
L’allongement à la rupture  A%. 

Exercice N 4 :

Soit un mouton de Charpy dont le pendule mesure OG = 0,7 m et une masse en extrémité de 22,5 kg. 
Sachant que le pendule est lâché d'une hauteur h0 = 1,34 m et que l'angle de remontée mesuré est  
θ1 = 74°, en déduire la valeur du KCU

 
Essais mécaniques - Exercices Page | 2/5

Exercice N 5 :

On procède à un essai de résilience sur une éprouvette entaillé en U ( Centre E) à l’aide d’un mouton
pendule dit Charpy. Le marteau est lâché sans vitesse initiale à partir d’une position horizontale  h1 ; on
note G0 la position initiale du centre de gravité. Le centre de gravité décrit l’arc G0E, et après rupture
de l’éprouvette, décrit l’arc EG.

Données :
Masse du bras marteau m = 40 Kg 
Intensité de la pesanteur g = 10 N.Kg-1 
Angle de remontée Ө = 20° 
Longueur OG0 = 800 mm. 
Section de l’éprouvette S = 0,7 cm2 

1-  Calculer le travail W1, du poids P du marteau de G0 à E avant rupture de l’éprouvette.
2-  Après le choc, le marteau s’écarte de l’angle Ө 
2-1-  En déduire h2 
2-2-  Calculer le travail W2 résiduel (après choc) du poids P  du marteau de E à G’.
3-  Calculer l’énergie W = W1 –  W2 
4-  On suppose maintenant que toute l’énergie absorbée W  correspond au travail Wa  de
l’éprouvette E ; Calculer la résilience KCU  de l’échantillon en J / cm-2

Exercice N 6 :

Calculer la résilience d’un acier E 26 après un essai de

résilience sur une éprouvette entaillée en U  voir les
dimensions ci-contre :

Sachant que :
W0 = 300 J
W1 = 265 J

 
Essais mécaniques - Exercices Page | 3/5

Exercice N 7 :

Soient 5 éprouvettes (Repérées 1, 2, 3, 4 et 5) en acier, entaillées en U pour l ’essai de résilience Charpy :

Les cinq éprouvettes sont traitées comme indiqué dans le tableau suivant :

Moyen de
Repère Température de chauffage Temps de maintien
refroidissement
1 Sant traitement thermique
2 400° C 5 mn Eau
3 720° C 5 mn Eau
4 800° C 5 mn Eau
5 860° C 5 mn Eau

Tache N 1 : Etude de la résilience :

Compléter le tableau ci-dessous,

Tracer la courbe de la résilience en fonction de la température KCU = f(Température),
Commenter les résultats obtenus.
Repère α° W (J) S0 (cm2) KCU
1 124 29 0,5
2 124 29 0,5
3 128 25 0,5
4 144 10 0,5
5 158 05 0,5

Tache N 2 : Etude de la dureté :

Compléter le tableau ci-dessous,

Tracer la courbe de la dureté en fonction de la température HV = f (Température),
Commenter les résultats obtenus.

Charge P
Repère d1 (mm) d2 (mm) d= HV =
(Kg)
1 40 0 ,52 0,54
2 40 0,52 0,52
3 40 0,40 0,39
4 40 0,30 0,31
5 40 0,28 0,29

Note : 1kgf = 9,80665 N et 1N = 0,101972 Kgf

 
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Exercice N 8 :

On effectue un essai Rockwell sur un acier, on obtient les résultats suivants :

1-  Déterminez la valeur de pénétrations a, b, et c (utilisez une échelle correspondant )

2-  En déduire donc l’accroissement rémanent e 
3-  Donnez la valeur de la dureté HRB 
4-  Sachant qu’il s’agit d’un essai avec un pénétrateur se forme d ’une bille de diamètre Ø 1,5875
mm, déduire donc la valeur de l ’effort initial F0 et la surcharge F1,

Exercice N 9 :

L’essai de dureté Vickers, consiste à imprimer un pénétrateur de diamant sur le

métal à essayer, qui provoque une empreinte sur la surface du métal. On
effectue cette essai à un acier E 320, on appliquant un effort de  30kgf , ci-
dessous l’empreinte du pénétrateur laissé sur le matériau,

1-  Décrire le principe de cet essai, et le type du pénétrateur utilisé,

2-  Déterminer la diagonale de l ’empreinte,
3-  Calculer la dureté HV.

ANNEXE 2 - ESSAI DE ROCKWELL : 

Type de Division
Forme de pénétrateur F0 (N) F1 (N) Echelle Utilisation
l’essai  (mm)
HRC Cône α = 120°  98N 1373N 100 0,002 Fe
HRB et B’  Bille de Ø 1,5875 mm 98N 883N Fe, Al, Cu
HRE Bille de Ø 3,175 mm 98N 883N Fe, Al
HRF Bille de Ø 1,5875 mm 98N 490N 130 0,002 Fe, Cu
HRG Bille de Ø 1,5875 mm 98N 1373N Cu
HRH Bille de Ø 3,175 mm 98N 490N Al
HRL Bille de Ø 6,35 mm 98N 490N Al
H 15 N Cône α = 120°  29,4n 117,6N Fe, Al
H 15 T Bille de Ø 1,5875 mm 29,4n 117,6N Cu
H 30 N Cône α = 120°  29,4n 264,6N Fe, Al
H 30 T Bille de Ø 1,5875 mm 29,4n 264,6N 100 0,002 Cu
H 45 N Cône α = 120°  29,4n 411,6N Fe, Al
H 45 T Bille de Ø 1,5875 mm 29,4n 411,6N Cu
H 15 W Bille de Ø 3,175 mm 29,4n 117,6N Al, Cu

 
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