Résistance à la traction
Introduction à la compréhension et à la mesure de la résistance à la traction
La résistance à la traction est une mesure clé utilisée par les chercheurs, les ingénieurs et les services de contrôle de la qualité pour évaluer les propriétés mécaniques d'un matériau, d'un produit ou d'un composant. La résistance à la traction d'un matériau est définie comme la contrainte mécanique maximale (traction) qu'une éprouvette peut supporter avant de se rompre, bien que la définition de la rupture varie en fonction du type de matériau et de sa conception.
Lorsque les matériaux sont soumis à une contrainte de traction croissante, les liaisons entre leurs atomes sont étirées puis finalement rompues au fur et à mesure que la contrainte augmente. Lorsque les liaisons atomiques sont simplement étirées, on dit que le matériau se trouve dans sa zone élastique , où la suppression de la force entraîne le retour du matériau à sa forme initiale. Une fois que les liaisons atomiques sont rompues, le matériau est entré dans sa zone plastique . Cela signifie que le matériau a été altéré chimiquement et qu'il ne reprendra plus sa forme initiale après l’élimination de la force. Les éprouvettes commencent souvent à changer visiblement au cours de cette étape du test, se rétrécissant au centre dans un comportement connu sous le nom de « necking ».
Selon le matériau évalué, la résistance à la traction peut être testé soit au point où il entre dans la phase de déformation plastique - sa limite d'élasticité - soit au point où le matériau se rompt définitivement. L'évaluation de la résistance à la traction au point de déformation plastique est appelée limite d'élasticité. L'évaluation de la résistance à la traction au point de rupture de l'échantillon est appelée résistance ultime à la tension.
Le type de matériau testé déterminera si la limite d'élasticité ou la résistance ultime à la traction fournit les informations les plus utiles. Par exemple, les matériaux ductiles tels que les métaux sont généralement évalués au point de séparation, tandis que les matériaux fragiles tels que les composites sont souvent évalués au point de rupture. Ces deux points, avec le module d'élasticité, sont des calculs importants, utilisés pour caractériser la résistance d'un matériau.
Dans le système international, la résistance à la traction est exprimée en pascals ou en mégapascals, ce qui équivaut à des newtons par mètre carré (N/m²). Dans le système américain, elle est exprimée en livres par pouce carré (lbf/in² or psi).
Comment la résistance à la traction est-elle calculée ?La résistance à la traction est calculée en divisant la section transversale de l'échantillon par la force de traction maximale obtenue. Résistance à la traction (σ) = force de traction maximale (F) / section transversale de l'échantillon (A) :
Comment mesure-t-on la résistance à la traction ?La résistance à la traction est mesurée en effectuant un essai de traction sur une machine d'essai universelle, en veillent à ce que les résultats soient précis et reproductibles. L'évaluation d'un matériau en fonction de sa résistance à la traction / sa limite d'élasticité en unités de contrainte (Pa ou psi) plutôt qu'en unités de force (N ou lbf) favorise la répétabilité des résultats. En effet, les matériaux/éprouvettes préparés ont des tolérances d'épaisseur et de largeur qui peuvent varier, et la contrainte tient compte des mesures d'épaisseur et de largeur dans le calcul de la résistance à la traction de chaque éprouvette. Par exemple, si un opérateur teste 5 éprouvettes du même lot, et que tous ont des épaisseurs différentes, leurs valeurs de forces maximales peuvent avoir une plage plus large et leurs valeurs de contraintes rester comparables.
Le graphique suivant montre les rendements et les types de courbes d'une variété de différents types d'éprouvettes plastiques :
- L’éprouvette 1 est un exemple d'éprouvette fragile se rompant à la limite d'élasticité avec une faible déformation
- L’éprouvette 2 est un exemple de matériau présentant une augmentation de la contrainte après la déformation
- L’éprouvette 3 montre un matériau sans augmentation de la contrainte après la déformation
- L’éprouvette 4 montre un matériau élastomère souple se rompant lors une déformation plus importante
Ce graphique montre des exemples de limites d'élasticité supérieures et inférieures pour différents types de courbes où Reh représente la limite d'élasticité supérieure, Rel représente la limite d'élasticité inférieure et a représente l'effet transitoire initial. Ces courbes représentent le comportement souvent observé lors des essais sur les métaux.
La résistance à la traction, comme d'autres propriétés de traction, est mesurée sur des machines d'essais universelles. Cet équipement est disponible dans différentes capacités de force, avec des capacités de force maximales allant de 0,02 N à 2 000 kN. Outre les essais de traction, ces machines peuvent également effectuer des essais de compression, de flexion, de pelage, de déchirure, de cisaillement, de friction, de torsion, de perforation et de nombreux autre types d'essais afin de caractériser pleinement les propriétés mécaniques des matériaux, des composants et des produits finis. Plusieurs systèmes d'automatisation sont également disponibles en fonction des exigences de débit de votre laboratoire.
Systèmes d'essais universels de la série 6800 - 300 kN
Conçue pour donner des résultats exceptionnels, la série 6800 offre une précision et une fiabilité inégalées, une ergonomie améliorée et une meilleure expérience de test pour l'opérateur d'aujourd'hui. Disponible avec une plage de capacité de force 0,02 N (2 gf) à 300 kN.
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Systèmes d'essai universels de la série 3400 - 300 kN
La série 3400 offre la simplicité et les performances requises pour les essais de CQ standardisés et de routine, ainsi que pour les essais mécaniques de nature générale. Disponible avec une plage de capacité de force 0,02 N (2 gf) à 300 kN.
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Systèmes d’essais universels industriels jusqu’à 2 000 kN
La série industrielle d’Instron comprend des châssis avec des espaces d’essai simples ou doubles et une plage de capacité de force allant de 300 kN à 2 000 kN et est utilisée pour tester les métaux, les alliages et les composites à haute résistance.
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Systèmes d’essais automatisés
La gamme de systèmes d’essais automatisés d’Instron permet aux laboratoires d’améliorer le débit, la répétabilité et la sécurité tout en permettant aux opérateurs qualifiés de se concentrer sur d’autres tâches importantes.
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