Essais de traction sur plastiques à des vitesses de déformation faibles, élevés ou importantes
La mesure des courbes de contrainte-déformation dans l’essai de traction sur plastique à haute vitesse de déformationfournit des données pour la simulation de crash, par exemple pour la construction de véhicules.
Objectif & Normes Exigences relatives à l’essai / Moyen d’essai Système d’essai Brochure Plastique
Normes et objectifs des essais de traction rapides SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, VDA Recommandation 287
La mesure des courbes de contrainte-déformation à hautes vitesses de déformation fournit des données de conception pour la simulation de crash, par exemple dans la construction de véhicules. Une norme internationale pour vitesses de déformation variables, couvrant les essais de traction statiques et rapides, est actuellement en cours d'élaboration.
- SAE J 2749 définit l’essai et les exigences relatives à l’équipement d’essai en termes généraux
- ISO 18989 est un projet de norme d'essai visant à définir une méthode pour les essais de traction à vitesse de déformation variable dans la plage allant du statique à plus de 150 s-1. Ce projet est basé sur:
- VDA 287, une recommandation de l’industrie automobile allemande (CDA).
- ISO 22183 définit des critères de qualité pour le comportement dynamique de la mesure de force et permet ainsi une évaluation uniforme des courbes de mesure en ce qui concerne leur qualité.
- ISO 18872 est une approche plus théorique avec des définitions générales et une procédure d'extrapolation des résultats à plus hautes vitesses de déformation. La norme est peu utilisée.
La mesure du comportement en traction à hautes vitesses de déformation est effectuée sur les éprouvettes spécifiées et dans des conditions de conditionnement connues à des vitesses de traction allant de l'essai statique à environ 5 m/s. De hautes vitesses de déformation allant jusqu'à 200 1/s sont atteintes sur l'éprouvette de type 3 selon la norme ISO 8256.
Exigences de l’essai
Ces essais utilisent généralement des machines d’essai haute vitesse hydrauliques sur lesquelles un piston d’essai est brièvement accéléré jusqu’à la vitesse d’essai requise au moyen de l’énergie hydraulique stockée dans des accumulateurs. Ce type de machine permet d’effectuer des mesures tant à basse vitesse qu’à haute vitesse.
Les essais dans la plage de vitesse supérieure à 1,5 m/s environ pourront également être réalisés sur des tours de chute pour essais sur plastiques. Le montage d’essai est similaire ici à celui de l’essai de choc traction, dans lequel l’éprouvette est fermement serrée d’un côté tandis qu’un étrier transversal est fixé du côté opposé et transmet le mouvement de la masse de chute à l’éprouvette. En raison des faibles hauteurs de chute et des très grandes masses de chute requises, les essais à faibles vitesses ne peuvent être raisonnablement réalisés avec une tour de chute.
Pour la validité de l’essai, l’utilisation d’un extensomètre ou d’un système de mesure de la course approprié - capable de déterminer à la fois la vitesse de la pince de serrage ou de l’étrier transversal et la déformation de l’éprouvette avec une haute résolution et à une vitesse suffisante - est indispensable. Des systèmes de caméras rapides avec exploitation 2D DIC sont généralement utilisés pour ce faire.
La mesure de la force s’effectue via un système de mesure rigide et de faible masse qui, en plus d’une bonne précision de mesure et d’une acquisition rapide des valeurs mesurées à plus de 200 kHz, doit bénéficier d’une fréquence propre mécanique aussi élevée que possible. La durée de cette oscillation propre doit être au moins inférieure d’un facteur 8 à 10 à la durée de la mesure jusqu’au principal événement à mesurer de l’essai.
Théoriquement, le mouvement de la pince doit être accéléré de zéro à la vitesse de traction souhaitée sans aucun délai, puis maintenu constant. Afin de se rapprocher le plus possible de cet idéal, un élément supplémentaire de faible masse (appelé Lost motion bar) est utilisé entre le piston d’essai et les mâchoires. Cet élément, ainsi que les mâchoires raccordées, détermine le déroulement dynamique du processus de déformation, et est donc essentiel pour l’attribution du diagramme de contrainte-allongement au troisième axe requis, la vitesse d’allongement (strain rate).
Les essais sont en principe réalisés en atmosphère standard selon ISO 291. Pour étudier le comportement à haute vitesse des plastiques sur une large plage de température, de nombreuses enceintes thermiques sont proposées ; ces enceintes sont installées dans l’espace d’essai de la machine d’essai haute vitesse.
