Essai des matériaux
L’essai des matériaux étudie le comportement des matériaux soumis à différentes sollicitations. Il s’agit pour l’essentiel d’observer le rapport qui existe entre les forces appliquées et la déformation, ainsi que les sollicitations limites résultantes entraînant une défaillance des composants.
Afin de caractériser aussi précisément que possible les propriétés des matériaux, on dispose d’une série de méthodes d’essai normalisées
Méthodes d’essai classiques permettant de déterminer le comportement et les valeurs caractéristiques d’éprouvettes normées de matériaux soumises à une contrainte mécanique.
Essais de traction et de dureté selon Brinell; enregistrement des diagrammes contraintes-allongements
Contenu didactique/essais
- essais de traction
- enregistrement des diagrammes contrainte-déformation
- essais de compression
- essai de dureté Brinell
- avec les accessoires
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Génération directe de forces de traction et de compression
Contenu didactique/essais
- avec les accessoires
- essai de traction
- essai de compression
- essai de dureté Brinell
- essai de flexion
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Observation et détermination du passage entre la déformation élastique et la déformation plastique
Contenu didactique/essais
- poutre soumise à une charge élastique
- enregistrement d’un diagramme force-allongement et détermination du comportement non linéaire
- comparaison entre courbe de charge et courbe de décharge
- démonstration de la non-validité du principe de superposition dans la zone plastique
Essais de charge sur des éléments de la construction métallique et du génie civil; la taille de ce bâti d'essai permet de mesurer des éléments à l'échelle 1:1
Contenu didactique/essais
- en association avec les accessoires
- essais de flexion
- essais de charge
- essais de compression
L’essai de résilience est une méthode avec sollicitation brutale, essentiellement adaptée à la détermination de la tendance à la rupture de fragilité ou de la propriété de ténacité d’un matériau.
Essai de résilience Charpy; éprouvettes avec de sections et matériaux différents
Contenu didactique/essais
- détermination de l’énergie de choc
- détermination de la résilience
- évaluation des caractéristiques de la surface de rupture
- enregistrement d’un diagramme énergie de choc-température
- influence de la forme de l’entaille, du matériau et de la température de l’éprouvette sur l’énergie de choc
Essai de résilience Charpy avec capacité de travail accrue
Contenu didactique/essais
- détermination de l’énergie de choc
- détermination de la résilience
- évaluation des caractéristiques de la surface de rupture
- enregistrement d’un diagramme énergie de choc-température
- influence de la forme de l’entaille, du matériau et de la température de l’éprouvette sur l’énergie de choc
La résistance de torsion déterminée par l’essai de torsión sert d’orientation pour connaître la sollicitation admissible du matériau. Cette méthode est utilisée pour les arbres, axes, fils métalliques et ressorts, ainsi que pour évaluer le comportement de ténacité des aciers à outils.
Expériences fondamentales sur les contraintes de torsion
Contenu didactique/essais
- essais de torsion avec différents matériaux et jusqu’à la rupture de l’éprouvette
- détermination de la résistance à la torsion
- enregistrement du diagramme moment de torsion-angle de torsion
- influence
- du matériau de l’éprouvette
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- du matériau de l’éprouvette
Essai classique dans les tests de matériaux; quatre vitesses différentes de test
Contenu didactique/essais
- essais de torsion avec différents matériaux et jusqu’à la rupture de l’éprouvette
- détermination de la résistance à la torsion
- enregistrement du diagramme moment de torsion-angle de torsion
- détermination de la plage élastique
- influence du matériau de l’éprouvette
On entend par fatigue le processus d’endommagement très progressif d’un matériau sous des influences extérieures comme par ex. une contrainte mécanique variable ou des changements de température.
Résistance à la fatigue de barres sous contrainte en flexions alternées; réalisation d'un diagramme Wöhler
Contenu didactique/essais
- résistance à la fatigue de barres sous contrainte en flexions alternées
- influence de différents rayons de congé et qualités des surfaces sur la résistance à la fatigue
- diagramme de Wöhler
Démonstration des phénomènes typiques de fluage de différents matériaux
Contenu didactique/essais
- processus de fluage sur des éprouvettes en différents matériaux
- enregistrement du diagramme déformation-temps (courbe déformation-temps)
- influence de la température et de la charge sur le fluage
- charge et relaxation des plastiques
Dans le domaine technique, la tribologie sert à étudier le frottement, l’usure et la lubrification. Les processus d’usure sont analysés à l’aide de ce que l’on appelle un système tribologique, et sont décrits par des grandeurs de perte “relatives au système”.
On appelle corrosion la réaction d’un matériau métallique avec son environnement, qui produit une altération mesurable du matériau. Cette dernière peut entraîner le dysfonctionnement d’un composant métallique ou d’un système tout entier.
Module d'étude de différents cas de frottement de glissement et de roulement
Contenu didactique/essais
- en association avec les appareils d’essai TM260.01 à TM 260.06
- frottement de roulement de deux disques avec glissement
- comportement élasto-hydrodynamique (théorie EHD), frottement de roulement pur d’une bille contre une surface plane
- contrôle de l’usure: tige contre disque
- contrôle de l’usure: essai de la roue de friction
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Force de glissement de deux disques frottant l'un sur l'autre
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- détermination des forces de frottement en fonction des charges, de la lubrification et de la vitesse de rotation de service
- influence du glissement sur la force de frottement
- détermination des coefficients de frottement
Étude de la forme et de l'épaisseur de films du lubrifiant
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- détermination de l’épaisseur du film lubrifiant au point de contact entre une bille et une surface plane – comparaison avec la valeur théorique
- étude de l’influence de la charge et de la vitesse de rotation sur l’épaisseur du film lubrifiant
Étude de l'usure d'une paire de matériaux de friction avec une surface de contact
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- forces de frottement avec différentes paires de friction et charges
- forces de frottement avec différentes lubrifications
- forces de frottement à différentes vitesses de rotation relatives des partenaires de friction
- usure avec différents paramètres de friction et états de lubrification
Différences entre frottement d'adhérence et frottement de glissement, instabilité
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- observation du passage du frottement d’adhérence au frottement de glissement
- influence de la lubrification sur la vibration à friction (effets slip-stick)
- influence de la force entre les partenaires de friction sur la vibration à friction (effet slip-stick)
- influence de la vitesse relative sur la vibration à friction (effet slip-stick)
Contrôle d'usure dans le cas de couples frottants avec contact ponctuel
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- forces de frottement avec différentes paires de friction et charges
- forces de frottement avec différentes lubrifications
- forces de frottement à différentes vitesses de rotation relatives des partenaires de friction
- usure avec différents paramètres de friction
Démonstration de la répartition de la pression dans une lubrification hydrodynamique
Contenu didactique/essais
- en association avec l’unité d’entraînement
- répartition de pression dans le palier lisse en fonction de la vitesse de rotation
- répartition de la pression dans le palier lisse en fonction de la charge ou de la largeur de la fente du palier
- limite de stabilité en fonction de la largeur de la fente
Effets des différents matériaux sur les frottements dans les paliers lisses et comparaison avec les paliers à roulement
Contenu didactique/essais
- détermination du couple de frottement sur des paliers lisses, avec différentes paires de friction
- détermination du couple de frottement sur un palier à roulement
- comparaison entre paliers lisses / à roulement
- essais de base sur la dynamique de rotation
Démonstration du principe de lubrification hydrodynamique
Contenu didactique/essais
- étude et visualisation de l’instabilité sur des paliers lisses
- déplacement du tourillon d’arbre en fonction de la vitesse de rotation
- répartition de pression dans le palier à charge constante et à différentes vitesses de rotation
- vitesse de rotation critique en fonction de la charge
- vitesse de rotation critique en fonction de la température de l’huile
Acquisition des principes de base de la lubrification hydrodynamique à travers des essais
Contenu didactique/essais
- assimilation des principes technologiques de la lubrification hydrodynamique à travers des essais
- couple de frottement dans un palier lisse hydrodynamique en fonction de
- la vitesse de rotation
- la charge du palier
- le type et la température du lubrifiant
Incidence de la vitesse de rotation, du jeu de palier et de la charge exercée sur le palier sur le déplacement du bout d'arbre; pivots d'arbre de différent diamètre
Contenu didactique/essais
- détermination des coefficients de frottement avec des charges et des vitesses de rotation différentes, comparaison des courbes de Stribeck
- influence de la vitesse de rotation, du jeu de palier et de la charge du palier sur le déplacement de l’arbre
- influence de la vitesse de rotation, du jeu de palier, de la charge du palier et du lubrifiant sur le couple de frottement
- lieu géométrique de l’arbre
Étude parallèle des facteurs d'influence différents sur les éprouvettes de différents métaux
Contenu didactique/essais
- comportement à la corrosion de différents matériaux métalliques (rouille / passivation)
- formation d’éléments locaux
- influence du pH de la solution électrolytique
- influence de la concentration saline dans la solution électrolytique
- corrosion provoquée par l’oxygène
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