FR3005731A1

FR3005731A1 - DESTRUCTIVE SHOCK SENSOR

Info

Publication number: FR3005731A1
Application number: FR1354477A
Authority: FR
Inventors: Gourlay Xavier Noel Le; Hir Florian Le; Pablo Hubaut
Original assignee: DCNS SA
Current assignee: Naval Group SA
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-11-21
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: FR3005731B1

Abstract

Ce capteur de choc destructif est caractérisé en ce qu'il comporte une embase de support (1) munie de moyens de fixation de premières extrémités (10) d'éprouvettes (9) de forme générale en tige, dont les secondes extrémités (11) sont adaptées pour recevoir des masses de test (4, 5, 6, 7, 8) et en ce que les premières et secondes extrémités des éprouvettes sont reliées par des gorges (15) de point faible.This destructive shock sensor is characterized in that it comprises a support base (1) provided with means for fixing first ends (10) of generally rod-shaped specimens (9), the second ends of which (11) are adapted to receive test masses (4, 5, 6, 7, 8) and in that the first and second ends of the test pieces are connected by grooves (15) of weak point.

Description

Capteur de choc destructif La présente invention concerne un capteur de choc destructif. D'une façon générale on sait que le dimensionnement des structures soumises à un choc sont réalisées actuellement soit à partir de calcul aux éléments finis en dynamique rapide, soit par calcul statique par utilisation d'une accélération, soit encore par des tests ou des essais sur de telles structures ou des représentations de celles-ci. Les calculs dynamiques et statiques sont réalisés sur la base de caractéristiques connues du matériau constitutif de cette structure. Or les caractéristiques des matériaux varient en fonction du type de sollicitations et notamment de la vitesse de déformation. La conséquence en est un biais dans les calculs qui conduit à un surdimensionnement des structures, ce surdimensionnement étant particulièrement sensible lorsque des calculs statiques sont utilisés. Enfin les méthodes actuelles indirectes, c'est-à-dire par exemple les mesures par accéléromètre et jauge d'extensomètrie, ne permettent pas de déterminer l'influence de la vitesse de déformation. Ainsi par exemple il est connu d'utiliser les caractéristiques statiques de résistance des matériaux (module de Young, résistance élastique, résistance à la rupture, allongement à la rupture) sans tenir compte notamment de l'influence de la vitesse de déformation. Or ceci présente une importance cruciale dans le domaine du dimensionnement en matière de construction d'engins tels que par exemple des véhicules automobiles, des plateformes navales, etc... Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.The present invention relates to a destructive shock sensor. In a general way, it is known that the dimensioning of the structures subjected to a shock is carried out currently either from computation with the finite elements in fast dynamics, or by static computation by use of an acceleration, or by tests or tests. on such structures or representations thereof. The dynamic and static calculations are made on the basis of known characteristics of the material constituting this structure. However, the characteristics of the materials vary depending on the type of stress and in particular the speed of deformation. The consequence is a bias in the calculations that leads to oversizing structures, this oversizing being particularly sensitive when static calculations are used. Finally, the current indirect methods, that is to say for example accelerometer and strain gauge measurements, do not make it possible to determine the influence of the rate of deformation. For example, it is known to use the static characteristics of resistance of the materials (Young's modulus, elastic resistance, tensile strength, elongation at break) without taking into account in particular the influence of the rate of deformation. Now this is of crucial importance in the field of sizing in the construction of machines such as for example motor vehicles, naval platforms, etc. The purpose of the invention is therefore to solve these problems.

A cet effet l'invention a pour objet un capteur de choc destructif, caractérisé en ce qu'il comporte une embase de support munie de moyens de fixation de premières extrémités d'éprouvettes de forme générale en tige, dont les secondes extrémités sont adaptées pour recevoir des masses de test et en ce que les premières et secondes extrémités des éprouvettes sont reliées par des gorges de point faible.For this purpose, the subject of the invention is a destructive shock sensor, characterized in that it comprises a support base provided with means for fixing first ends of generally rod-shaped test pieces, the second ends of which are adapted to receive test masses and that the first and second ends of the specimens are connected by low point grooves.

Suivant d'autres caractéristiques du capteur selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - les premières extrémités des éprouvettes sont filetées et fixées par vissage dans des trous taraudés de l'embase ; - les masses de test sont emmanchées sur les secondes extrémités des éprouvettes et maintenues sur celles-ci entre un épaulement et un écrou vissé sur l'extrémité correspondante de l'éprouvette ; - les axes des éprouvettes sont parallèles à l'axe du choc et en ce que ces éprouvettes sont des éprouvettes de traction ; - les axes des éprouvettes sont perpendiculaires à l'axe du choc et en ce que ces éprouvettes sont des éprouvettes de cisaillement.According to other characteristics of the sensor according to the invention, taken alone or in combination: the first ends of the specimens are threaded and fixed by screwing in tapped holes of the base; - The test masses are fitted on the second ends of the test pieces and held thereon between a shoulder and a nut screwed onto the corresponding end of the test piece; the axes of the specimens are parallel to the axis of impact and in that these specimens are tensile specimens; the axes of the specimens are perpendicular to the axis of impact and in that these specimens are shear specimens.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un capteur de choc destructif selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue de détail de ce capteur montrant des masses de test sur une éprouvette, entrant dans la constitution d'un tel capteur de choc ; - la figure 3 représente une vue à échelle agrandie d'une telle éprouvette en forme de tige ; et - la figure 4 représente une vue en coupe de côté d'une variante de réalisation d'un tel capteur de choc destructif pour la caractérisation en cisaillement.The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a perspective view of an example of realization of a destructive shock sensor according to the invention; FIG. 2 represents a detailed view of this sensor showing test masses on a specimen, forming part of the constitution of such a shock sensor; FIG. 3 represents an enlarged view of such a rod-shaped test piece; and FIG. 4 represents a side sectional view of an alternative embodiment of such a destructive shock sensor for shear characterization.

En fait et comme cela est illustré sur ces figures et en particulier sur les figures 1 à 3, le capteur de choc destructif selon l'invention se présente sous la forme d'une série de capteurs simples associés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une pièce commune de liaison. Un tel capteur de choc comporte en effet une embase de support, désignée par la référence générale 1 sur la figure 1, présentant par exemple la forme générale d'un L, dont une portion 2 s'étend parallèlement au sens/direction général du choc, désigné par la flèche A sur cette figure 1, et dont une autre portion perpendiculaire à la première, est désignée par la référence générale 3, et s'étend dans un plan généralement perpendiculaire à ce sens/direction de choc.In fact and as illustrated in these figures and in particular in Figures 1 to 3, the destructive shock sensor according to the invention is in the form of a series of simple sensors associated with each other via a common connecting room. Such a shock sensor comprises indeed a support base, designated by the general reference 1 in Figure 1, having for example the general shape of an L, a portion 2 extends parallel to the direction / general direction of the shock , designated by the arrow A in this Figure 1, and another portion perpendicular to the first, is designated by the general reference 3, and extends in a plane generally perpendicular to this direction / direction of shock.

Les différents capteurs simples binaires sont alors désignés par les références 4, 5, 6, 7 et 8 sur cette figure et sont disposés parallèlement sur l'embase les uns à côté des autres. Dans l'exemple représenté, cinq capteurs binaires simples sont illustrés. Bien entendu un nombre différent de capteurs binaires peut être envisagé.The different binary simple sensors are then designated by the references 4, 5, 6, 7 and 8 in this figure and are arranged parallel to the base next to each other. In the example shown, five simple binary sensors are illustrated. Of course a different number of binary sensors may be considered.

En fait chaque capteur simple binaire comporte une éprouvette en forme de tige, telle que celle désignée par la référence par exemple 9 pour le capteur binaire 7 illustré sur la figure 1 et plus en détail sur les figures 2 et 3. On conçoit alors que différentes éprouvettes par exemple identiques, auxquelles sont attachées des masses de test de valeurs différentes par exemple, afin de solliciter différemment chaque éprouvette, peuvent être utilisées et être soumises à un même choc d'entrée.In fact, each single binary sensor comprises a rod-shaped test piece, such as that designated by the reference for example 9 for the binary sensor 7 illustrated in FIG. 1 and in more detail in FIGS. 2 and 3. It is then conceivable that different For example, identical test pieces, to which test masses of different values are attached for example, in order to bias each test specimen differently, can be used and subjected to the same input shock.

Comme cela a été indiqué précédemment, chaque éprouvette se présente alors sous la forme générale d'une tige dont l'une des extrémités comme par exemple l'extrémité 10 de l'éprouvette 9 illustrée sur ses figures 2 et 3, est filetée et est adaptée pour être engagée et fixée dans un trou taraudé de l'embase 1 et plus particulièrement de la portion 3 de cette embase. Ainsi chaque éprouvette est fixée solidement sur l'embase sur laquelle s'applique le choc en prenant soin de la dimensionner correctement afin d'éviter au maximum son influence sur la sollicitation du point faible. L'autre extrémité de l'éprouvette est désignée par la référence générale 11 sur ces figures et est alors adaptée pour recevoir des masses de valeurs différentes telles que par exemple la masse désignée par la référence générale 12 sur la figure 2 pour l'éprouvette illustrée. Cette extrémité est également dimensionnée afin d'éviter au maximum son influence sur la sollicitation du point faible. La masse est alors maintenue en position par exemple entre un épaulement 13 de l'extrémité correspondante de l'éprouvette 9 et un écrou 14 vissé sur l'extrémité filetée de l'éprouvette. Bien entendu d'autres modes de réalisation de ces moyens de fixation des masses peuvent être envisagés. Ceci permet alors à cet ensemble de former un capteur de choc qui, lorsqu'il est soumis à un choc déterminé, provoque des déformations ou la rupture des éprouvettes les plus sollicitées, c'est-à-dire celles associées par exemple aux masses de test les plus importantes, tandis que les éprouvettes les moins sollicitées ne se rompent pas mais peuvent se déformer. Ceci permet de déterminer le comportement du matériau dont sont constituées les éprouvettes. La première éprouvette rompue donne alors une indication de la sollicitation maximale à la rupture de l'éprouvette. A cet effet, les deux extrémités de l'éprouvette, c'est-à-dire celle adaptée pour être fixée sur l'embase de support et celle adaptée pour recevoir la masse de test, sont reliées par une gorge d'éprouvette c'est-à-dire de point faible ou de rupture/déformation désignée par exemple par la référence générale 15 sur la figure 3. En fait, l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 à 3 montre un capteur de choc destructif mettant en oeuvre des éprouvettes en traction. En effet et comme cela est illustré sur ces figures 1 à 3, l'axe des éprouvettes en forme de tige est placé parallèlement à l'axe du choc A.As indicated above, each test piece is then in the general shape of a rod whose one end, for example the end of the test piece 9 illustrated in FIGS. 2 and 3, is threaded and is adapted to be engaged and fixed in a threaded hole of the base 1 and more particularly of the portion 3 of this base. Thus each test piece is firmly fixed on the base on which the shock is applied, taking care to size it correctly in order to avoid as much as possible its influence on the stressing of the weak point. The other end of the test piece is designated by the general reference 11 in these figures and is then adapted to receive masses of different values such as, for example, the mass designated by the general reference 12 in FIG. 2 for the illustrated test piece. . This end is also sized to minimize its influence on the stress of the weak point. The mass is then held in position for example between a shoulder 13 of the corresponding end of the specimen 9 and a nut 14 screwed onto the threaded end of the specimen. Of course other embodiments of these mass fixing means can be envisaged. This then allows this assembly to form a shock sensor which, when subjected to a given impact, causes deformation or rupture of the most stressed specimens, that is to say those associated for example with the masses of the most important test, while the less stressed test pieces do not break but can become deformed. This makes it possible to determine the behavior of the material of which the test pieces are made. The first broken specimen then gives an indication of the maximum tensile stress of the specimen. For this purpose, the two ends of the specimen, that is to say the one adapted to be fixed on the support base and that adapted to receive the test mass, are connected by a specimen groove c '. that is to say weak point or break / deformation designated for example by the general reference 15 in Figure 3. In fact, the embodiment shown in Figures 1 to 3 shows a destructive shock sensor implementing test pieces in tension. Indeed, and as illustrated in these Figures 1 to 3, the axis of the rod-shaped test pieces is placed parallel to the axis of the shock A.

La gorge de l'éprouvette définit alors un point faible de rupture à la traction de celle-ci. Bien entendu la longueur de la gorge de l'éprouvette peut être modifiée pour éviter les contraintes couplées et les concentrations de contraintes, ou pour permettre le collage d'une jauge d'extensométrie (mesure de la déformation). Ceci permet alors d'obtenir un capteur de choc destructif par traction des éprouvettes au niveau de cette gorge d'affaiblissement. Bien entendu les éprouvettes peuvent également être utilisées en cisaillement comme cela est illustré sur la figure 4.The groove of the specimen then defines a weak point of tensile rupture thereof. Of course the length of the throat of the specimen can be modified to avoid the coupled stresses and stress concentrations, or to allow the bonding of an extensometry gauge (measurement of the deformation). This then makes it possible to obtain a destructive shock sensor by pulling the specimens at this weakening groove. Of course the test pieces can also be used in shearing as illustrated in FIG. 4.

Dans cet exemple de réalisation, l'axe des éprouvettes est placé par exemple à 90° par rapport à l'axe du choc B. On reconnaît en effet sur cette figure 4, un capteur de choc qui comporte toujours une embase désignée par la référence générale 20, sur laquelle est vissée une éprouvette désignée par la référence générale 21 et plus particulièrement l'une des extrémités de cette éprouvette. Cette éprouvette 21 présente alors un axe perpendiculaire à l'axe du choc B. L'autre extrémité de l'éprouvette est toujours munie d'une masse de test désignée par la référence générale 22 sur cette figure, tandis que des moyens de maintien en position de cette masse en position sur l'éprouvette, désignés par la référence générale 23, peuvent également être prévus. Ainsi l'éprouvette est disposée d'une façon générale à 90° par rapport à l'axe du choc. Afin d'éviter des problèmes de couplage de contraintes, cette éprouvette est maintenue dans sa partie basse par vissage dans le socle et en partie haute par les masse de maintien. Les masses de test reposent alors sur le socle ce qui permet un déplacement de celles-ci dans le sens du choc. Afin d'éviter une rotation des masses, qui induirait une contrainte de traction sur les éprouvettes, une vis peut être positionnée en partie haute, quasiment au contact de ces masses et maintenue par exemple par un contre-écrou sur une partie de l'embase, comme cela est illustré. Mais il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. Ainsi le capteur selon l'invention permet tout type de caractérisation de matériau qui peut être utilisé dans tous les domaines ayant à traiter de sollicitation dynamique de type chocs ou même de vibrations sévères.In this exemplary embodiment, the axis of the specimens is placed for example at 90 ° with respect to the axis of the shock B. In fact, this FIG. 4 recognizes a shock sensor which always comprises a base designated by the reference 20, on which is screwed a specimen designated by the general reference 21 and more particularly one end of this specimen. This test piece 21 then has an axis perpendicular to the axis of impact B. The other end of the test piece is always provided with a test mass designated by the general reference 22 in this figure, while holding means position of this mass in position on the specimen, designated by the general reference 23, may also be provided. Thus the test piece is generally disposed at 90 ° with respect to the axis of impact. In order to avoid problems of stress coupling, this test piece is held in its lower part by screwing into the base and in the upper part by the holding mass. The test masses then rest on the base which allows a displacement of these in the direction of impact. In order to avoid a rotation of the masses, which would induce a tensile stress on the test pieces, a screw can be positioned at the top, almost in contact with these masses and maintained for example by a locknut on a part of the base , as illustrated. But it goes without saying of course that other embodiments can be envisaged. Thus the sensor according to the invention allows any type of material characterization that can be used in all areas having to deal with dynamic stressing type shocks or severe vibrations.

Ceci permet alors de déterminer l'accélération statique de dimensionnement permettant de réaliser des calculs rapides et réalistes, de tenue aux chocs des structures. On peut ainsi dimensionner au plus juste les structures tout en obtenant un gain de temps au niveau de ces opérations.This then makes it possible to determine the static acceleration of dimensioning making it possible to carry out fast and realistic calculations, of shock resistance of the structures. It is thus possible to dimension the structures as accurately as possible while obtaining a saving of time in these operations.

Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.Of course other embodiments can be envisaged.

Claims

1. Destructive shock sensor, characterized in that it comprises a support base (1; 20) provided with means for fixing first ends (10) of specimens (9; 21) of generally stem-shaped, of which the second ends (11) are adapted to receive test masses (4, 5, 6, 7, 8; 22) and in that the first and second ends of the test pieces are connected by low point grooves (15).

2. destructive shock sensor according to claim 1, characterized in that the first ends of the specimens (10) are threaded and fixed by screwing into threaded holes of the base (1; 20).

3.- Destructive shock sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the test masses (4, 5, 6, 7, 8) are fitted on the second ends of the test pieces (9) and held thereon between a shoulder (13) and a nut (14) screwed onto the corresponding end of the test piece (9).

4. destructive shock sensor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the axes of the specimens (9) are parallel to the axis of impact (A) and in that these specimens (9) are tensile test pieces.

5.- Destructive shock sensor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the axes of the specimens (21) are perpendicular to the axis of impact (B) and in that these specimens (21) are shear test pieces.