Les Essais Mecaniques 1

2 eme PARTIE
LES ESSAIS MECANIQUES
1
RHÉOLOGIE
• La rhéologie est une science qui étudie le comportement

mécanique des matériaux (déformation) sous l'effet d'une
contrainte, elle répond aux besoins de la technologie
moderne. Lorsque l'on applique une contrainte
indépendante du temps, on étudie le comportement du
matériau à un instant donné. Les contraintes sont alors de
différentes natures : traction, compression, torsion, flexion
et cisaillement.
2
RHÉOLOGIE
• Les matériaux peuvent alors avoir un comportement

élastique (le matériau reprend instantanément sa forme
initiale lorsque la force n'est plus appliquée :
comportement réversible), plastique (déformation
résiduelle permanente lorsque la contrainte n'est plus
exercée), viscoélastique (le corps reprend partiellement sa
forme initiale avec un retard après déchargement).
3
• Les essais mécaniques sont des expériences dont le but est

de caractériser les lois de comportements des matériaux
(mécanique des milieux continus). La loi de comportement
établit une relation entre les contraintes
(pression=force/surface) et les déformations (allongement
unitaire sans dimensions).
4
• Cependant, la déformation d'un échantillon dépend de la

forme de la pièce et de la manière dont sont exercés les
efforts extérieurs sur cette pièce. Il faut donc normaliser
les essais. Des normes définissent donc :
• la forme de la pièce dont est fait le matériau ; on parlera
donc d'éprouvette normalisée ;
• Comment sont exercés les efforts sur l'éprouvette ; on
parle d'essai normalisé.
5
• Effectuer des essais mécaniques sur un matériau permet de connaître ses
caractéristiques mécaniques (ses propriétés).
• Essais mécaniques classiques
• Caractéristiques mécaniques principales mises en évidence

• COMPRESSION
• TRACTION
DURETÉ
• RÉSILIENCE
• FATIGUE
• Résistance à la traction
Caractéristiques d’élasticité
Capacité d’allongement
• Résistance à la pénétration
• Résistance aux chocs
• Résistance à la fatigue (mouvement répété)
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Essais de traction
• Principe
Solliciter une éprouvette en traction jusqu’à rupture
pour déterminer ses caractéristiques mécaniques.
• Détermination après essai :
Fm = charge maximale de l’essai
Fe = charge apparente à limite d’élasticité
Fu = charge ultime à l’instant de rupture
Lu = Longueur ultime entre repères
7
Essais de traction
• L'éprouvette est tenue en deux points (par une pince ou un
crochet),. L'éprouvette est alors étirée à vitesse constante, et on
relève la force de traction nécessaire en fonction de l'allongement.
Ces essais permettent de tracer une courbe dite de traction à partir
de laquelle les caractéristiques suivantes peuvent être déduites :
• la déformation élastique en fonction de la force appliquée d'où on
peut déduire, connaissant les dimensions de l'éprouvette, le module
d'Young ;
• la limite élastique souvent notée Re, ou bien la limite d'élasticité à
0,2% Re0,2 ;
• la déformation plastique ;
• la résistance à la traction ou tension de rupture souvent notée Rm,
qui est la contrainte maximale atteinte en cours d'essais.
8
Essais de traction
Exemples d'éprouvettes de traction en alliage d'aluminium

9
Essais de traction
10
Essais de traction
11
Essais de traction
12
Selon le matériau, la
température et la
vitesse de
déformation, la courbe
peut avoir différentes
formes.
13
Limite d’élasticité
RE  Fe
S0
Résistance à la traction
Rm  Fm
S0
Allongement à la rupture
A  Lf L0100
L0
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Essais de traction
15
Essais de traction
• Les valeurs ci-dessus sont dénommées apparentes, car elles se
réfèrent à la section initiale de l'éprouvette. Les valeurs dites
vraies, sont également calculées, basées sur les sections
effectivement mesurées à l'allongement considéré. À partir de ces
valeurs réelles, une courbe de traction dite rationnelle est tracée.
Cette courbe met en évidence le phénomène d'écrouissage .
16
ESSAIS DE TRACTION
17
ESSAIS DE TRACTION
18
Striction
19
20
• Essais de dureté
•
• Principe
Que ce soit pour une dureté Brinell , Rockwell ou
Vickers , l’essai consiste à appliquer sur une pièce à
mesurer, un pénétrateur (dont la forme varie selon
le type de l’essai) sous une charge F (variable).
• La dureté est proportionnelle au quotient de la
force "F", par l'aire "S" de la surface déformée par le
pénétrateur sur le matériau.
•
21
Essai Brinell
• Le pénétrateur est une bille de diamètre D. On

détermine le diamètre moyen "d" de l'empreinte
laissée par le pénétrateur sur la surface du
matériau, après enlèvement de la charge.
La dureté Brinell est un nombre proportionnel au

quotient de la charge d'essai F, par l'aire de
l'empreinte considérée comme une calotte sphérique
de diamètre d.

22
Essai Brinell
23
Essai Rockwell
Il existe 2 types de
pénétrateurs:
Pour les fortes duretés, essai
C le pénétrateur est un
diamant conique .
Pour les faibles duretés,
essais B et F le pénétrateur est
une bille en acier trempé.

Cet essai est effectué en 3
étapes d’application de la
force (F0, F0+F1, F0). On
mesure l'accroissement "e"
en profondeur et on en
déduit la dureté Rockwell.
24
Essai de résilience
• Cet essai consiste
à rompre en son
milieu d'un seul
coup de mouton-
pendule une
éprouvette
entaillée en U en
son milieu et
reposant sur
deux appuis.
On détermine l'énergie absorbée

dont on déduit la résilience.25

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• La rhéologie est une science qui étudie le comportement

• Les matériaux peuvent alors avoir un comportement

• Les essais mécaniques sont des expériences dont le but est

• Cependant, la déformation d'un échantillon dépend de la

• Caractéristiques mécaniques principales mises en évidence

Exemples d'éprouvettes de traction en alliage d'aluminium

• Le pénétrateur est une bille de diamètre D. On

La dureté Brinell est un nombre proportionnel au

On détermine l'énergie absorbée

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