Extensomètre

Un cœur de compétence ZwickRoell!

Un extensomètre est un appareil de mesure de l’allongement employé pour mesurer l’allongement d’une éprouvette soumise à une contrainte. La mesure de l’allongement fait partie des compétences clés de ZwickRoell.

Aperçu Extensomètres à contact Extensomètres optiques Critères de sélection Demander conseil

Extensomètre pour la mesure de l’allongement

Il est existe deux catégories d’extensomètres : les extensomètres à contact et sans contact ou optiques. Les extensomètres à contact peuvent être divisés en extensomètres Clip-On et capteurs à palpeur. Les extensomètres vidéo et laser appartiennent aux extensomètres sans contact ou extensomètres optiques.

	Extensomètres à contact		Extensomètres optiques
	Extensomètre Clip-On	Capteurs à palpeur	Extensomètres vidéo	Extensomètres laser
Application	Solution économique pour applications standards avec longueur de référence finale fixe et faible débit éprouvette	S’adapte facilement aux applications d’essais les plus diverses	S’adapte facilement aux applications d’essais les plus diverses Avec caméra : les images peuvent être utilisées pour effectuer des évaluations complémentaires, par exemple 2D DIC	Technologie spécifique pour la mesure à haute température
Matériau de l’éprouvette	Éprouvettes rigides	Tout	Tous les types, y compris les éprouvettes ultra-sensibles et les éprouvettes à énergie de rupture élevée	Métal, céramique, matériaux résistants au feu, graphite, verre
Température	Jusqu’à 200 °C max.	Jusqu’à 360 °C max.	Jusqu’à 360 °C max.	Jusqu’à 2 000 °C max.
Utilisation	Manuel	Configurable du mode manuel à automatique	Automatique : sans intervention de l’opérateur, haute reproductibilité des résultats d’essai	Automatique : sans intervention de l’opérateur, haute reproductibilité des résultats d’essai

Catégories d’extensomètre

Experts en extensomètres, appareils de mesure de l’allongement

Besoin d’aide pour choisir l’extensomètre adapté à votre application ?

Envie d’en savoir plus sur nos appareils de mesure de l’allongement ?

Contactez-nous sans tarder !

Qu’est ce qu’un extensomètre ou un capteur de d’allongement?

Un extensomètre est un appareil de mesure de l’allongement employé pour mesurer l’allongement d’un matériau soumis à une contrainte.

L’allongement du matériau consiste en une déformation physique sous contrainte, par exemple par la force de traction lors d’un essai de traction. Outre l’allongement, la déformation à la compression et le fléchissement sont également déterminés par les extensomètres sous différents types de contraintes. Les types de contraintes incluent non seulement les essais de traction mais aussi les essais cycliques (essais de fatigue inclus), les essais de compression et les essais de flexion.
Les extensomètres effectuent la mesure de l’allongement directement sur l’éprouvette. Les influences d’autres composants d’essai sont ainsi exclues de la mesure pour obtenir une précision élevée.
La mesure de l’allongement est nécessaire à la détermination des valeurs caractéristiques des matériaux. Module de traction, module de Young, limite d’élasticité, allongement à la rupture, valeur r et coefficient de Poisson sont les données typiques calculées par un extensomètre. Ces données sont indispensables à la comparaison des matériaux et permettent au fabricant produit d’évaluer si un matériau est résistant aux contraintes auxquelles il est soumis lorsqu’il est utilisé pour l’usage prévu.
Les extensomètres sont utilisés dans les domaines et secteurs de matériaux les plus divers. Par exemple pour les matériaux métalliques, plastiques, matériaux composites renforcés de fibres, élastomères, films, textiles, cordes, le papier et le bois.

Extensomètres à contact

Les extensomètres à contact destinés à la mesure de l’allongement peuvent être sous-divisés en capteurs à palpeur et extensomètres Clip-On.

Vers les capteurs à palpeur Vers les extensomètres Clip-On

Capteurs à palpeur

Les capteurs à palpeur s’installent directement sur l’éprouvette, sur les couteaux de mesure montés sur les bras de palpeur. La mesure de l’allongement est réalisée à l’évaluation de la variation d’angle/de course des bras de palpeur. Les capteurs à palpeur sont éprouvés et faciles à manipuler. Les extensomètres offrent une modularité élevée pour une utilisation flexible destinée aux tâches d’essai variées et une manipulation adaptée : de l’extensomètre économique et manuel au système entièrement automatisé, sans aucune intervention de l’opérateur et avec une reproductibilité très élevée des résultats d’essai.

Extensomètres Clip-On (capteurs de positionnement)

Les extensomètres Clip-On (également appelés capteurs de positionnement) représentent une solution économique pour les tâches d’essai standards au faible débit éprouvette. Ils sont serrés directement sur l’éprouvette. La transmission de la course de mesure de l’éprouvette au capteur est brève et rigide, permettant ainsi d’atteindre une précision de mesure élevée.

Ils présentent néanmoins une flexibilité moins importante : de par leur conception, la plupart présente une longueur de référence initiale fixe ainsi qu’une course de mesure limitée.

Extensomètres à contact/extensomètres Clip-On ou capteurs de positionnement : représentation schématique

Extensomètres optiques/sans contact

Les extensomètres optiques videoXtens et laserXtens fonctionnent avec une caméra et donc sans contact. Ils n’ont donc aucune influence sur la détermination des caractéristiques des matériaux. Les appareils de mesure de l’allongement sans contact se caractérisent également par une utilisation jusqu’à la rupture de l’éprouvette, sans risque de détérioration. La longueur de référence initiale se caractérise par des marques de mesure sur les extensomètres optiques. Les extensomètres vidéo et laser ZwickRoell ne nécessitent aucun réglage manuel des marques de mesure.

L’extensomètre optique lightXtens fonctionne avec des diodes électroluminescentes. Cet extensomètre est spécialement conçu pour la mesure entièrement automatisée sur matériaux ultra-extensibles (élastomères, cordes, films) ou les éprouvettes à grande longueur de référence initiale (câbles d’acier et torons).

Vers l’extensomètre vidéo Vers l’extensomètre laser Vers lightXtens

Extensomètres optiques/sans contact : principe de l’extensomètre vidéo

Extensomètres optiques : Extensomètres laser

Pourquoi un extensomètre ZwickRoell ?

Les extensomètres sont l’une de nos compétences clés qui bénéficient de plusieurs décennies d’expertise en matière de technique d’application.
Nos extensomètres sont conçus et fabriqués en interne avec les autres composants d’essai afin de garantir une compatibilité complète des systèmes d’essai.
Les extensomètres ZwickRoell sont conçus pour respecter les exigences de la norme, leur précision étant indispensable à l’obtention de résultats d’essais comparables et fiables.

Critères de sélection

La plupart des normes d’essai de traction (ASTM et ISO) exige un extensomètre. L'extensomètre le mieux approprié à l'application dépend des exigences de la norme et des propriétés du matériau de l'éprouvette.

L’extensomètre idéal répond à six critères clés. Parmi eux, on dénombre les caractéristiques à respecter, telles que la précision, la résolution, la plage de mesure, les valeurs de mesure et la température d’essai souhaitées pour lesquelles l’extensomètre est utilisé. Néanmoins, la valeur ajoutée décisive réside dans les caractéristiques telles que la manipulation aisée, les temps de formation réduits, l’étendue de la fonctionnalité, les coûts par essai ou les données complémentaires via les options.

Critères de sélection des extensomètres : Comment choisir le bon extensomètre ou appareil de mesure de l’allongement ? Le choix de l’extensomètre dépend du matériau et de la forme de l’éprouvette, de la norme, des conditions ambiantes, de la manipulation, du budget et des coûts.

Matériau et forme de l’éprouvette

Le processus de sélection de l’extensomètre optimal démarre avec les critères relatifs au matériau et à la forme de l’éprouvette

Allongement maximal : indispensable au calcul de la plage de mesure requise. Pour cela, des matériaux à faible allongement et à précision élevée sont requis.
Sensibilité au contact : sur les matériaux fins ou sensibles au contact, l’influence sur l’éprouvette est réduite grâce aux capteurs à palpeur équipés de couteaux de mesure spéciaux. Les extensomètres optiques s’y prêtent parfaitement, étant donné qu’ils n’exercent aucune influence sur l’éprouvette.
Comportement de rupture : important pour les essais jusqu’à la rupture afin de ne pas endommager l’extensomètre. En cas d’énergies de rupture élevées, des extensomètres optiques ou des capteurs à palpeur au mécanisme de sécurité correspondant sont utilisés.
Dimensions de l’éprouvette : certaines dimensions d’éprouvette limitent le choix à des largeurs et épaisseurs d’éprouvette extrêmes.
Forme de l’éprouvette : peut poser des exigences particulières, par exemple les composants aux formes irrégulières limitant l’accessibilité à l’éprouvette.

Déroulement de l’essai et norme

Quelle que soit la norme d’essai choisie, interne ou non, le déroulement de l’essai et les valeurs de mesure demandées indiquent des caractéristiques obligatoires pour l’extensomètre :

Type de contrainte : types d’utilisation de l’extensomètre : essais de traction, de compression, de flexion ou cycliques ? La plupart des extensomètres sont équipés pour les quatre types de contrainte et sont prévus pour le changement rapide entre chaque type de contrainte.
Longueur de référence initiale : celle-ci est généralement déterminée par la norme. La plage de mesure à couvrir par l’extensomètre est définie en fonction de la longueur de référence initiale et de l’allongement maximal de l’éprouvette.
Précision : pour la précision de l’extensomètre, les normes s’appuient en règle générale sur les classes de précision. Celles-ci sont définies dans les normes d’étalonnage des extensomètres à l’aide des écarts et résolutions mesurés (ISO 9513, ASTM E83).
Valeurs de mesure souhaitées : Quelles valeurs de mesure doivent être calculées lors de l’essai et quelles sont vos exigences ? Par exemple, les modules sont calculés dès le début de l’essai et requièrent ainsi la précision correspondante. Cela pourra être vérifié au moyen d’un étalonnage adéquat.
Régulation de la vitesse d’allongement selon ISO 6892-1 méthode A1 « closed loop » : cette régulation de l’allongement détermine les exigences spéciales sur l’extensomètre. Afin d’ajuster automatiquement la vitesse d’essai, l’extensomètre renvoie en permanence les données actuelles de l’allongement à l’électronique (2 000 fois par seconde pour ZwickRoell).

Environnement d’essai

Comment l’environnement d’essai est-il défini et quelle est son influence sur l’extensomètre ?

Température d’essai : l’extensomètre doit également être adapté aux essais en température. Certains extensomètres sont conçus spécialement pour l’utilisation en enceinte thermique ou en four haute-température et offrent ainsi une précision élevée dans cet environnement.
Les influences lumineuses ou la convection, notamment par le biais d’une climatisation, peuvent limiter la précision d’un extensomètre optique sans contact.
La présence de poussière et l’effet des vibrations requièrent un extensomètre résistant et insensible pour les essais réalisés directement à la production.

Fonctionnalité

La fonctionnalité représente également une plus-value. Un extensomètre offre en effet un grand nombre de fonctionnalités.

Flexibilité : les extensomètres à flexibilité élevée en termes de variété d’applications, de types d’éprouvette ou de fonctions permettent d’éviter l’achat de plusieurs extensomètres.
Intervention de l’opérateur : Quelle est l’importance de résultats d’essais fiables grâce à une intervention réduite de l’opérateur ? L’intervention de l’opérateur peut être à l’origine d’écarts et de dispersions des résultats d’essai.
Fonctions automatisées : les fonctions automatisées réduisent ou éliminent l’intervention de l’opérateur. Elles permettent d’améliorer la répétabilité et la reproductibilité des résultats d’essai. Les fonctions automatisées rendent toute intervention superflue : mesure automatique de l’espace d’essai, centrage des zones de mesure, réglage automatisé de la longueur de référence initiale, positionnement et retrait des palpeurs de mesure.
Plus-value avec les options : les extensomètres optiques mesurent une grande partie de l’éprouvette à l’aide d’une ou plusieurs caméra(s) et récoltent des données supplémentaires à partir de la mesure. Des mesures à plusieurs points, des évaluations d’allongement sur toute la surface par corrélation d’images 2D ou détermination automatique de la position de rupture sont possibles afin d’éviter le rejet de l’éprouvette.
Options disponibles : elles déterminent la pérennité. Certains extensomètres couvrent d’emblée un grand nombre d’applications. D’autres se prêtent facilement à l’ajout ultérieur d’options utiles à d’autres applications.

Manipulation

La manipulation place l’utilisateur au premier plan.

Profil d’utilisateur : Qui travaille sur la machine d’essai des matériaux ? Le personnel responsable de la réalisation des essais est-il composé d’employés aléatoires de la production, peu formés et peu familiers du déroulement de l’essai ? Ou s’agit-il d’un expert capable de contrôler le déroulement de l’essai en tous points de manière extrêmement flexible et avec une multitude de fonctions ? Les extensomètres et logiciels peuvent être équipés en conséquence.
Temps de formation : les fonctions automatisées réduisent le temps de formation de manière considérable. Un logiciel intuitif avec une structure claire, adapté aux processus de travail a également son importance ici.
Temps de transformation : en cas de changement entre différentes applications, il convient de prendre en compte la manipulation en cas de transformation : Combien de temps est nécessaire, l’intervention d’une personne est-elle requise et des erreurs peuvent-elles survenir ?
Marquage éprouvette : selon l’éprouvette, les extensomètres optiques requièrent un ou aucun marquage éprouvette. En effet, outre la variété de marquages possibles ajustables en fonction de l’éprouvette et de l’essai, les systèmes optiques proposent également une mesure sans marquage. Pour cela, la rugosité naturelle de la surface de l’éprouvette est utilisée et des marques de mesure virtuelles sont apposées sur l’éprouvette via le logiciel.

Budget et coûts

Pour les coûts, on prête une attention particulière aux années qui suivent l’achat.

Frais d’achat : bien que ces derniers soient importants au départ, leur montant est rapidement compensé par les coûts réduits liés à l’utilisation d’un extensomètre (et du système dans son ensemble).
Les frais de formation dépendent du temps de formation et du nombre d’utilisateurs.
Coûts par essai et débit éprouvette potentiel : plus l’utilisateur doit participer à la manipulation, plus l’essai est long.
Temps de modification : la modification du système en cas de changement d’application demande du temps. La modification destinée à l’utilisation d’une enceinte thermique est un bon exemple. D’importantes économies sont réalisées lorsqu’une personne est capable de réaliser la modification seule.
Coûts des essais ultérieurs : des coûts supplémentaires interviennent en raison du manque de précision et de reproductibilité d’un système. La dispersion trop élevée de valeurs nécessite la réalisation d’essais ultérieurs complexes. Des coûts matériaux supplémentaires s’ajoutent aux coûts de personnel. Dans cette situation, les résultats d’essais fiables jouent un rôle important.
Frais d’entretien : enfin, les frais d’entretien permanents ont leur importance. Pour cela, des pièces exemptes d’usure ou l’alignement spécialement prévu pour l’utilisation dans un environnement de production poussiéreux peuvent réduire les frais.