FR2552547A1 - Machine for alternating flexion or torsion tests with a constant amplitude of the force or with constant amplitude of deformation - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet une machine servant a l'exécution d'essais de fatigue en flexion ou en torsion alternées sur des échantillons de matières diverses, principalement mais non exclusivement de matières plastiques. The invention relates to a machine for performing fatigue tests in bending or alternating torsion on samples of various materials, mainly but not exclusively plastics.
Cette machine est conçue pour permettre l'exécution d'essais de fatigue jusqu'à la rupture soit avec une amplitude constante de la force agissant sur les échantillons, c'est-â-dire avec le maintien d'une contrainte maximum constante imposée à la matière des échantillons, soit avec une amplitude constante du déplacement agissant sur les échantillons, c'est-à-dire avec le maintien d'une déformation constante imposée à la matière des échantillons. This machine is designed to allow the execution of fatigue tests up to rupture either with a constant amplitude of the force acting on the samples, that is to say with the maintenance of a constant maximum stress imposed on the material of the samples, either with a constant amplitude of the displacement acting on the samples, that is to say with the maintenance of a constant deformation imposed on the material of the samples.
Une machine conforme à l'invention comprend un moyen de maintien fixe d'une partie extrême d'un échantillon à essayer, un moyen de maintien mobile de la partie extrême opposée de cet échantillon, ce moyen étant monté oscillant autour d'un premier axe, une chape réunie au moyen de maintien mobile et montée pivotante autour du même premier axe, cette chape étant reliée par un mécanisme de transmxe- sion de mouvement à un élément monté sur un plateau tournant autour d'un second axe perpendiculaire au premier axer cet élément étant excentré par rapport a ce second axe
De préférencer l'élément excentré du plateau tournant est réglable en position, en sens ra < iia de façon à permettre de modifier la valeur de I 'excetrtion
Selon un mode de réalisation db l'invention, le mécanisme de transmission de mouvement est une bielle longueur variable ayant une première extrémié montée oscillante à l'intérieur de la chape autour d'un arbre perpendiculaire au premier axe et une seconde extrémité montée oscillante autour d'un arbre faisant partie de l'élément excentré et disposé dans un plan perpendiculaire au second axe. A machine according to the invention comprises a means for holding a fixed end portion of a sample to be fixed, a movable holding means for the opposite end part of this sample, this means being mounted oscillating about a first axis , a yoke joined by means of movable holding and pivotally mounted around the same first axis, this yoke being connected by a movement transmixing mechanism to an element mounted on a turntable around a second axis perpendicular to the first axis this element being eccentric with respect to this second axis
To prefer the eccentric element of the turntable is adjustable in position, in direction ra <iia so as to allow to modify the value of I excetrtion
According to an embodiment of the invention, the movement transmission mechanism is a variable length connecting rod having a first end mounted to oscillate inside the yoke around a shaft perpendicular to the first axis and a second end mounted to oscillate around of a shaft forming part of the eccentric element and arranged in a plane perpendicular to the second axis.
De préférence, l'élément excentré comprend un écrou immobilisé en rotation monté sur un arbre fileté radial supporté libre en rotation sur le plateau tournant. Preferably, the eccentric element comprises a nut immobilized in rotation mounted on a radial threaded shaft supported free in rotation on the turntable.
Selon un perfectionnement apporté à la machine de l'invention, l'arbre fileté radial est accouplé à un moteur, de préférence de type pas à pas, susceptible d'être commandé en rotation dans l'un ou l'autre sens pendant la rotation du plateau tournant pour permettre de régler la valeur de l'excentration de l'élément excentré. According to an improvement made to the machine of the invention, the radial threaded shaft is coupled to a motor, preferably of the stepping type, capable of being controlled in rotation in one or the other direction during rotation. of the turntable to allow the value of the eccentricity of the eccentric element to be adjusted.
La rotation de ce moteur est commandée à partir d'un détecteur de contrainte mesurant la contrainte maximale subie par l'échantillon en cours d'essai.The rotation of this motor is controlled from a stress detector measuring the maximum stress suffered by the sample under test.
Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, le plateau tournant est supporté par un arbre creux coaxial au second axe, le moteur est fixé à l'extrémité de cet arbre éloignée du plateau et l'arbre de ce moteur s'étend à l'intérieur de cet arbre creux jusqu'à la face avant du plateau. Sur cette face avant sont supportés deux arbres parallèles l'un à l'autre espacés dans le sens longitudinal du second axe et disposés diamétralement au plateau tournant ; ces deux arbres sont reliés par deux roues dentées engrenant ensemble calées respectivement sur l'un et sur l'autre arbre ; l'arbre le plus éloigné de la face avant du plateau est pourvu d'un filetage tandis que l'arbre le plus proche du plateau est accouplé en rotation avec l'arbre du moteur, par exemple au moyen de pignons coniques. In a preferred embodiment of the invention, the turntable is supported by a hollow shaft coaxial with the second axis, the motor is fixed to the end of this shaft remote from the plate and the shaft of this motor extends to the interior of this hollow shaft up to the front face of the plate. On this front face are supported two shafts parallel to each other spaced in the longitudinal direction of the second axis and arranged diametrically on the turntable; these two shafts are connected by two toothed wheels meshing together wedged respectively on one and on the other shaft; the shaft furthest from the front face of the plate is provided with a thread while the shaft closest to the plate is coupled in rotation with the motor shaft, for example by means of bevel gears.
De préférence le détecteur de contrainte est constitué par un ensemble de jauges de contrainte montées en pont sur la partie extrême de l'échantillon ou sur une pièce déformable en correspondance avec ce dernier et ce pont est relié de manière connue en soi au moteur pas à pas par l'intermédiaire d'un asservissement électronique. Preferably, the strain detector is constituted by a set of strain gauges mounted as a bridge on the extreme part of the sample or on a deformable piece in correspondence with the latter and this bridge is connected in a manner known per se to the stepper motor. not through electronic servoing.
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description dtin exemple de réalisation et de deux variantes s'y rapportant. We will now give, without limiting intention and without excluding any variant, a description of an exemplary embodiment and of two variants relating thereto.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue générale en perspective d'un exemple de réalisation d'une machine d'essais selon l'invention avec une partie en coupe, pour des essais de flexion
- la figure 2 est une vue générale, en partie schématique, en partie en coupe, de la même machine perfectionnée selon l'invention
- la figure 3 est une vue partielle en coupe montrant une variante pour l'exécution d'essais de torsion.Reference is made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a general perspective view of an exemplary embodiment of a testing machine according to the invention with a sectional section, for bending tests
- Figure 2 is a general view, partly schematic, partly in section, of the same improved machine according to the invention
- Figure 3 is a partial sectional view showing a variant for the execution of torsion tests.
En se reportant à la figure 1, en premier lieu, on peut voir un moyen de maintien fixe 1 constitué par exemple par deux mâchoires de serrage mobiles relativement servant à tenir une partie extrême 2 d'un échantillon
E dont on veut mesurer la résistance à la fatigue en flexion alternée.Referring to FIG. 1, firstly, one can see a fixed holding means 1 constituted for example by two movable clamping jaws serving to hold an end part 2 of a sample
E whose resistance to fatigue in alternating bending is to be measured.
La partie extrême opposée 3 de l'échantillon
E est tenue dans un moyen de maintien mobile 4 monté oscillant autour d'un premier axe géométrique 5. Ce moyen de maintien 4 comprend une branche 6 déportée en sens radial par rapport à l'axe 5. I1 est fixé à un arbre 7, coaxial à l'axe 5, par lequel il est raccordé à une chape 8. Sur la face latérale de la branche 6 tournée vers l'axe 5 on peut monter deux mâchoires 6A, 6B, représentées en partie seulement, qui serrent entre elles la partie extrême 3 de l'échantillon E. Les mâchoires 6A, 6B, serrées par exemple par des boulons 6C, sont disposées de telle sorte que l'axe 5 passe par la fibre neutre de l'échantillon E dans le plan des faces extrêmes frontales de ces mâchoires 6A, 6B.The opposite extreme part 3 of the sample
E is held in a movable holding means 4 mounted oscillating around a first geometric axis 5. This holding means 4 comprises a branch 6 offset radially with respect to the axis 5. I1 is fixed to a shaft 7, coaxial with the axis 5, by which it is connected to a yoke 8. On the side face of the branch 6 facing the axis 5 can be mounted two jaws 6A, 6B, shown only in part, which clamp the extreme part 3 of the sample E. The jaws 6A, 6B, tightened for example by bolts 6C, are arranged so that the axis 5 passes through the neutral fiber of the sample E in the plane of the end frontal faces of these jaws 6A, 6B.
En regard de la chape 8 est supporté un plateau 9 monté tournant autour d'un second axe géométrique 10 perpendiculaire au premier axe 5. Ce plateau 9 a une face avant 11 tournée vers la chape 8. Sur cette face avant 11 est monté, en un point excentré en sens radial, un élément excentré 12 qui sert à établir une liaison avec la chape 8 par I'intermédiaire d'un mécanisme de transmission de mouvement désigné par la référence générale 13. Ce mécanisme de transmission 13 permet la rotation continue autour du second axe 10 dans le sens indiqué par une flèche F1 et impose à la chape 8 des oscillations en sens alternés indiquées par une flèche double F2 autour du premier axe 5. Opposite the yoke 8 is supported a plate 9 mounted rotating about a second geometric axis 10 perpendicular to the first axis 5. This plate 9 has a front face 11 facing the yoke 8. On this front face 11 is mounted, in an eccentrically offset point, an eccentric element 12 which serves to establish a connection with the yoke 8 by means of a movement transmission mechanism designated by the general reference 13. This transmission mechanism 13 allows continuous rotation around of the second axis 10 in the direction indicated by an arrow F1 and imposes on the yoke 8 oscillations in alternating directions indicated by a double arrow F2 around the first axis 5.
Par conséquent, l'échantillon E est soumis à des flexions alternées selon un mouvement parfaitement symétrique, sans choc, qui convient parfaitement à des essais de fatigue.Consequently, the sample E is subjected to alternating flexions in a perfectly symmetrical movement, without shock, which is perfectly suitable for fatigue tests.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le mécanisme de transmission 13 comprend une bielle 14 ayant une première extrémité 14A montée oscillante à l'intérieur de la chape 8 autour d'un arbre 15 monté perpendiculairement au premier axe 5 au point de rencontre de ce premier axe 5 avec le second axe 10. La bielle 14 a une seconde extrémité 14B montée oscillante autour d'un arbre 16 qui est supporté par l'élément èxcentré 12 parallèlement à la face avant 11 du plateau tournant 9, cette face avant 11 étant elle-même parallèle au premier axe géométrique 5. In the example shown in Figure 1, the transmission mechanism 13 comprises a connecting rod 14 having a first end 14A mounted oscillating inside the yoke 8 around a shaft 15 mounted perpendicular to the first axis 5 at the meeting point of this first axis 5 with the second axis 10. The connecting rod 14 has a second end 14B mounted oscillating around a shaft 16 which is supported by the eccentric element 12 parallel to the front face 11 of the turntable 9, this front face 11 itself being parallel to the first geometric axis 5.
Selon un premier perfectionnement (non représenté), l'élément excentré 12 est monté réglable en position, en sens radial, sur la face avant 11, par exemple, comme on le verra plus loin, à l'aide d'une vis disposée radialement sur laquelle est monté un écrou immobilisé en rotation et portant l'élément excentré 12, de façon que la valeur de l'excentration de ce dernier soit réglable. I1 en résulte que l'amplitude des mouvements de flexion imposés à l'échantillon E est elle-même réglable. Avec ce perfectionnement, il est nécessaire que la bielle 14 soit de longueur variable, grâce par exemple à un montage télescopique. According to a first improvement (not shown), the eccentric element 12 is mounted adjustable in position, in the radial direction, on the front face 11, for example, as will be seen later, using a screw arranged radially on which is mounted a nut immobilized in rotation and carrying the eccentric element 12, so that the value of the eccentricity of the latter is adjustable. It follows that the amplitude of the bending movements imposed on the sample E is itself adjustable. With this improvement, it is necessary that the connecting rod 14 be of variable length, thanks for example to a telescopic mounting.
La réalisation qui vient d'être décrite permet l'exécution d'essais de fatigue avec une amplitude constante, correspondante à la position de l'élément excentré 12, de la déformation de flexion de l'échantillon E (fig. 1) ou de torsion (fig. 3). The embodiment which has just been described allows the execution of fatigue tests with a constant amplitude, corresponding to the position of the eccentric element 12, of the bending deformation of the sample E (fig. 1) or of twist (fig. 3).
L'exemple illustré par la figure 2 comprend de nombreux organes identiques ou très similaires à ceux de la machine de la figure 1 ; on les désignera par les mêmes références sans les décrire à nouveau et on fera ressortir les différences entre les deux réalisations. The example illustrated in Figure 2 includes many identical or very similar bodies to those of the machine of Figure 1; they will be designated by the same references without describing them again and the differences between the two embodiments will be brought out.
Le plateau tournant 9 est monté à une extrémité d'un arbre creux 17, coaxial au second axe 10, supporté par des paliers espacés 18, 19. Cet arbre creux 17 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une roue dentée 20 ; à son extrémité opposée au plateau 9 l'arbre 17 porte un moteur pas à pas 21 dont l'arbre 22 s'etend jusqu'en avant de la face avant 11 du plateau 9 où il est pourvu d'un pignon conique 23. The turntable 9 is mounted at one end of a hollow shaft 17, coaxial with the second axis 10, supported by spaced bearings 18, 19. This hollow shaft 17 is driven in rotation by means of a toothed wheel 20; at its end opposite the plate 9 the shaft 17 carries a stepping motor 21 whose shaft 22 extends to the front of the front face 11 of the plate 9 where it is provided with a bevel gear 23.
Sur cette même face avant 11, le plateau 9 est équipe de deux arbres diamétraux parallèles l'un à l'autre 24, 25, espacés en sens longitudinal du second axe 10. On this same front face 11, the plate 9 is provided with two diametrical shafts parallel to each other 24, 25, spaced in the longitudinal direction of the second axis 10.
L'arbre 24, plus proche du plateau 9, porte un pignon denté 26 qui engrène avec le pignon conique 23 de l'arbre 22 du moteur pas à pas 21 ; il porte aussi un pignon denté 27 qui engrène avec une roue dentée 28 calée sur l'arbre diamétral 25 plus éloigné du plateau 9. Cet arbre diamétral 25 a sur une moitié au moins de sa longueur un filetage 25A sur lequel est monté un écrou 25B qui est immobilisé en rotation dans l'élément excentré 12. Ce dernier est conformé à la façon d'un joint universel avec un logement 29 contenant une noix sphérique 29A dans laquelle est engagée avec une possibilité de coulissement télescopique l'extrémité 14A de la bielle 14.Par conséquent, tout mouvement de rotation de l'arbre 22 du moteur 21 se traduit par une rotation de l'arbre fileté 25 et par le déplacement en sens radial de l'élément excentré 12 dont la position est réglable pendant la marche de la machine.The shaft 24, closer to the plate 9, carries a toothed pinion 26 which meshes with the bevel gear 23 of the shaft 22 of the stepping motor 21; it also carries a toothed pinion 27 which meshes with a toothed wheel 28 wedged on the diametral shaft 25 further from the plate 9. This diametral shaft 25 has on at least half of its length a thread 25A on which is mounted a nut 25B which is immobilized in rotation in the eccentric element 12. The latter is shaped like a universal joint with a housing 29 containing a spherical nut 29A in which is engaged with a possibility of telescopic sliding the end 14A of the connecting rod 14. Consequently, any rotational movement of the shaft 22 of the motor 21 results in a rotation of the threaded shaft 25 and in the displacement in the radial direction of the eccentric element 12 whose position is adjustable during the operation of the machine.
Le moyen de maintien fixe 1 de l'extrémité 2 de l'échantillon E est supporté par une extrémité d'une lame mince et souple 30 qui est tenue fermement dans un encastrement 31 par son autre extrémité. A cette lame 30 sont fixées des jauges de contrainte 32 montées en pont et raccordées de façon connue à un appareil de mesure 33. Les signaux de ce dernier sont fournis à un comparateur 34 dans lequel on peut introduire par une entrée 35 une valeur de consigne. La sortie du comparateur 34 est reliée à un générateur de tension 36 qui alimente le moteur pas à pas 21 à l'aide de bagues et de frotteurs d'alimentation. The fixed holding means 1 of the end 2 of the sample E is supported by one end of a thin and flexible blade 30 which is held firmly in a recess 31 by its other end. To this blade 30 are fixed strain gauges 32 mounted in a bridge and connected in a known manner to a measuring device 33. The signals from the latter are supplied to a comparator 34 in which a set value can be introduced by an input 35 . The output of the comparator 34 is connected to a voltage generator 36 which supplies the stepping motor 21 with the aid of rings and feed shoes.
La lame souple 30 est déformée jusqu'à une valeur maximum par la force maximum qui lui est appliquée par l'intermédiaire de l'échantillon E. On peut maintenir constante cette valeur à laquelle correspond une contrainte constante dans l'échantillon E, pendant toute la durée d'un essai par suite de l'asservissement réalisé entre les jauges de contrainte 32 et la position d'excentration de l'élément excentré 12. On peut aussi donner à tout moment d'un essai une valeur quelconque souhaitée à la déformation de la lame souple 30, donc à la force transmise par l'échantillon E et par conséquent à la contrainte subie par ce dernier. The flexible blade 30 is deformed to a maximum value by the maximum force applied to it by means of the sample E. It is possible to maintain constant this value to which corresponds a constant stress in the sample E, during all the duration of a test following the enslavement carried out between the strain gauges 32 and the eccentric position of the eccentric element 12. It is also possible to give any desired value to the deformation at any time during a test of the flexible blade 30, therefore to the force transmitted by the sample E and therefore to the stress suffered by the latter.
La lame souple 30 munie de ses jauges de contrainte 32 est facilement remplaçable par d'autres lames de rigidités diverses, en fonction des échantillons de matière soumis aux essais. The flexible blade 30 provided with its strain gauges 32 is easily replaceable by other blades of various rigidities, depending on the material samples subjected to the tests.
Des détecteurs de contrainte autres que des jauges 32 pourraient être employés dans une variante de réalisation de l'invention. En outre, il serait possible aussi, bien que peu économique, de fixer les jauges de contraintes 32 directement sur la partie extrême 2 de l'échantillon E qui est tenu dans le moyen. de maintien fixe 1. Strain detectors other than gauges 32 could be used in an alternative embodiment of the invention. In addition, it would also be possible, although not very economical, to fix the strain gauges 32 directly on the extreme part 2 of the sample E which is held in the means. fixed hold 1.
Pour l'exécution d'essais de torsion, on fixe à l'arbre 7 (figure 3) un moyen de maintien approprié, par exemple un mandrin classique 4' à mors de serrage concentriques pour un échantillon E cylindrique. Ce dernier est monté coaxialement à l'axe 5, il est tenu par une extrémité dans le mandrin 4' et son extrémité opposée est tenue dans un autre mandrin analogue 37 immobilisé en rotation. Les jauges de contrainte peuvent être fixées directement sur l'échantillon E ou sur une pièce souple en torsion, analogue à la lame 30 de la figure 2, que l'on interpose entre le mandrin fixe 37 et l'échantillon E. Cette pièce souple (non représentée) est tenue dans le mandrin fixe 37 par une extrémité et accouplée en rotation avec l'echantil- lon E par son autre extrémité. For the execution of torsion tests, a suitable holding means is fixed to the shaft 7 (FIG. 3), for example a conventional mandrel 4 ′ with concentric clamping jaws for a cylindrical sample E. The latter is mounted coaxially with the axis 5, it is held by one end in the mandrel 4 'and its opposite end is held in another similar mandrel 37 immobilized in rotation. The strain gauges can be fixed directly to the sample E or to a flexible piece in torsion, similar to the blade 30 of FIG. 2, which is interposed between the fixed mandrel 37 and the sample E. This flexible piece (not shown) is held in the fixed mandrel 37 by one end and coupled in rotation with the sample E by its other end.
Bien que cette machine soit conçue spécialement pour des essais de fatigue, en flexion ou en torsion alternée, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en l'utilisant pour des essais statiques, en flexion ou en torsion, exécutés par un déplacement continu de l'arbre 7. Although this machine is specially designed for fatigue tests, in bending or in alternating torsion, it would not go beyond the scope of the invention to use it for static tests, in bending or in torsion, carried out by a continuous displacement from the tree 7.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8315079A FR2552547B1 (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | ALTERNATE BENDING OR TORSION TESTING MACHINE WITH CONSTANT AMPLITUDE OF FORCE OR CONSTANT AMPLITUDE OF DEFORMATION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8315079A FR2552547B1 (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | ALTERNATE BENDING OR TORSION TESTING MACHINE WITH CONSTANT AMPLITUDE OF FORCE OR CONSTANT AMPLITUDE OF DEFORMATION |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2552547A1 true FR2552547A1 (en) | 1985-03-29 |
| FR2552547B1 FR2552547B1 (en) | 1986-03-14 |
Family
ID=9292448
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2552547B1 (en) |
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| FR2552547B1 (en) | 1986-03-14 |
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| ST | Notification of lapse |