Ressources » Types de tests » Qu’est-ce qu’un essai de torsion ?

Qu’est-ce qu’un essai de torsion ?

L’essai de torsion est un type d’essai mécanique qui évalue les propriétés des matériaux ou des dispositifs lorsqu’ils sont soumis à une contrainte de déplacement angulaire — il s’agit essentiellement de tordre une éprouvette et de mesurer sa réaction. Ce type de chargement se produit constamment dans le monde réel, qu’il s’agisse d’un arbre de transmission transmettant de la puissance dans un véhicule ou d’un bouchon de bouteille que l’on dévisse, ce qui fait de l’essai de torsion un outil essentiel pour comprendre comment les matériaux et les produits se comporteront réellement en service.

L’essai de torsion peut être divisé en deux catégories distinctes : l’essai de matières premières, comme les fils métalliques ou les tubes en plastique, pour déterminer des propriétés fondamentales telles que la résistance et le module de cisaillement, ou l’essai fonctionnel de produits finis soumis à la torsion, tels que les vis, les flacons pharmaceutiques et les câbles gainés. La première approche aide les fournisseurs de matériaux et les ingénieurs à caractériser un matériau avant même qu’il ne soit intégré à un produit, tandis que la seconde vérifie qu’une pièce ou un assemblage terminé peut résister aux forces de torsion qu’il rencontrera tout au long de sa durée de vie.

Les propriétés mécaniques les plus couramment mesurées par l’essai de torsion sont le module d’élasticité transversale, la limite d’élasticité au cisaillement, la résistance ultime au cisaillement, le module de rupture par cisaillement et la ductilité. Ensemble, ces propriétés donnent aux ingénieurs une image complète du comportement d’un matériau ou d’un composant sous une charge de torsion — de sa réponse élastique initiale jusqu’au point de déformation permanente, et finalement jusqu’à la rupture.

Utilisez les liens ci-dessous pour accéder directement à la section qui vous intéresse :

Pourquoi effectuer un essai de torsion ? | Types d’essais de torsion | Équipement d’essai de torsion | Calcul des résultats | Normes d’essai de torsion courantes

Pourquoi effectuer un essai de torsion ?

De nombreux produits et composants sont soumis à des forces de torsion pendant leur fonctionnement. L’essai de torsion est nécessaire lorsque les ingénieurs souhaitent modifier ou mettre à jour les matériaux utilisés dans ces produits. Par exemple, le métal utilisé dans les transmissions de véhicules subit des charges combinées complexes en service, la torsion en étant la composante principale. Un ingénieur cherchant à concevoir un véhicule plus économe en carburant peut avoir besoin de changer le matériau de l’arbre de transmission pour réduire le poids du véhicule. L’essai de torsion peut aider l’ingénieur à identifier un matériau approprié possédant la résistance à la torsion requise tout en contribuant à l’objectif d’allégement.

De nombreux produits finis sont également soumis à des forces de torsion pendant leur fonctionnement. Les tubes biomédicaux, les interrupteurs et les fixations ne sont que quelques exemples de dispositifs soumis à des contraintes de torsion dans l’utilisation quotidienne. En testant leurs produits en torsion, les fabricants peuvent simuler les conditions de service réelles, vérifier la qualité des produits, valider les conceptions et garantir des techniques de fabrication appropriées.

Trois exemples de configurations d’essais de torsion : un montage pour bouchon de bouteille sur un système d’essai universel, un cylindre de serrure de porte testé avec une clé, et une seringue ou un flacon fixé dans un montage de mâchoire de torsion. | Instron

Types d’essais de torsion

Les essais de torsion peuvent être effectués en appliquant uniquement un mouvement de rotation, ou en appliquant à la fois des forces axiales (traction ou compression) et de torsion. Les types d’essais de torsion varient d’un produit à l’autre, mais peuvent généralement être classés comme essais de rupture, de tenue ou de fonctionnement du produit.

  • Torsion uniquement : application de charges de torsion uniquement à l’éprouvette.
  • Axial-Torsion : application de forces axiales (traction ou compression) et de torsion à l’éprouvette.
  • Essai de rupture : torsion du produit, du composant ou de l’éprouvette jusqu’à la rupture. La rupture peut être classée soit comme une cassure physique, soit comme un pli/défaut dans l’éprouvette.
  • Essai de tenue : application d’une charge de torsion et maintien de ce couple pendant une durée déterminée.
  • Essai fonctionnel : essai d’assemblages ou de produits complets, tels que des bouchons de bouteilles, des interrupteurs, des stylos à cadran ou des colonnes de direction, pour vérifier que le produit fonctionne comme prévu sous des charges de torsion.

Équipement d’essai de torsion

Les essais de torsion peuvent être effectués sur différents systèmes d’essai, selon l’application spécifique. Un système d’essai universel, tel que la série 6800, peut être configuré avec un module complémentaire de torsion qui permet au système d’effectuer des essais biaxiaux (chargement axial et de torsion simultané et indépendant). Les essais fonctionnels de produits finis sont souvent effectués sur un système de fatigue dynamique, tel que l’ElectroPuls® d’Instron.

Selon l’éprouvette, l’essai de torsion repose également sur des mâchoires et des montages spécialisés — tels que des mâchoires de torsion pour les fils ronds, ou des montages personnalisés conçus pour maintenir fermement des produits finis comme des bouchons de bouteilles ou des fixations sans glissement sous une charge angulaire.

Calcul des résultats

La courbe couple/rotation produite par l’essai de matières premières en torsion est, à bien des égards, analogue à la courbe force-déplacement capturée lors d’un essai axial. La plupart des matériaux présentent une région linéaire similaire, représentant le module de cisaillement, suivie de la limite d’élasticité et de la rupture ultime.

Comme pour les essais axiaux, la géométrie de l’éprouvette joue un rôle important dans les résultats des essais de torsion — des facteurs tels que la longueur utile et la forme de la section transversale peuvent influencer le module de cisaillement et les valeurs de résistance calculés, une préparation cohérente de l’éprouvette est donc importante pour obtenir des résultats répétables.

Courbe couple/rotation montrant le couple augmentant jusqu’à environ 0,5 N-m sur 60 tours, suivi d’une chute brutale indiquant la rupture de l’éprouvette. | Instron
Courbe couple/rotation montrant le couple augmentant jusqu’à environ 0,5 N-m sur 60 tours, suivi d’une chute brutale indiquant la rupture de l’éprouvette.

Normes d’essai de torsion courantes

Les essais de torsion sont régis par une gamme de normes industrielles, selon le matériau ou le produit évalué. Le tableau ci-dessous présente certaines des normes les plus courantes prises en charge par Instron, couvrant les dispositifs médicaux, les fils métalliques et les raccords de fluides.

Norme Description
ASTM F543 Essais axiaux et de torsion des vis à os
ASTM A938 / ISO 7800 Essais de torsion des fils métalliques
ISO 594 / ISO 80369 Essais des raccords Luer coniques
ISO 7206 Essais d’endurance et de fatigue des implants de hanche artificiels

Parlez à un expert Instron

Vous ne savez pas quel système d’essai de torsion convient à votre application ? Faites-nous part de vos besoins et nous vous aiderons à trouver la solution adaptée.

Parlez à un ingénieur d’applications

Parlez-nous de vos besoins d’essai et nous vous aiderons à configurer le bon bâti, la bonne cellule de charge, les mors et le logiciel pour votre laboratoire. Veuillez remplir le formulaire ci-dessous et nous vous répondrons sous 1 à 2 jours ouvrés. Pour une réponse plus rapide, appelez le +1-800-473-7838 ou le +1 781 828 2500 si vous êtes en dehors des États-Unis.



Veuillez fermer cette fenêtre et accepter les cookies pour afficher et remplir le formulaire.