FR3089012A1 - Dispositif pour la mise en œuvre d’essais bresiliens - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF POUR LA MISE EN ŒUVRE D’ESSAIS BRESILIENS Dispositif (10) pour la mise en œuvre d’essais brésiliens, comportant une première plateforme (14) de support d’un échantillon cylindrique (22) destiné à subir un essai brésilien, une seconde plateforme (12) reliée à la première plateforme par des premières colonnes (18) rigides et portant un impacteur destinée à comprimer ledit échantillon, sur sa tranche, caractérisé en ce que ledit impacteur se présente sous la forme d’un piston (48) qui est guidé en coulissement par un élément de ladite seconde plateforme qui comprend en outre au moins une butée (54) de fin de course du piston vers ledit échantillon. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
Titre de l’invention : DISPOSITIF POUR LA MISE EN ŒUVRE
D’ESSAIS BRESILIENS
Domaine technique de l’invention [0001] La présente invention concerne un dispositif pour la mise en œuvre d’essais brésiliens, notamment les essais brésiliens interrompus ainsi qu’un procédé d’utilisation de ce dispositif.
Arrière-plan technique [0002] Dans la plupart des domaines techniques, comme c’est le cas dans l’industrie aéronautique, les nouveaux matériaux doivent être testés pour connaître leurs propriétés et comportements sous charge. Il existe de nombreux types d’essais et des machines d’essais dédiées à ces tests.
[0003] Un exemple particulier de matériau utilisé dans l’industrie aéronautique est un matériau abradable, c'est-à-dire un matériau destiné à s’user en fonctionnement. Ce type de matériau peut être utilisé sur un stator et est apte à coopérer avec un rotor pour former une étanchéité aux gaz entre le rotor et le stator.
[0004] Dans le cadre d’essais de caractérisation mécanique sur des échantillons de matériau abradable obtenu par projection thermique (base aluminium-silicium, base cobalt, etc.), un dispositif pour la mise en œuvre d’essais brésiliens interrompus a été utilisé.
[0005] La publication Brazilian test : stress field and tensile strength of anisotropic rocks using an analytical solution, J. CLAESSON et B. BOHLOLI, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 39 (2002) 991-1004, décrit le principe de ces essais. Un dispositif pour la mise en œuvre d’essais brésiliens à vitesse de déformation intermédiaire permet de réaliser des essais de traction indirecte induite par la compression d’un cylindre sur sa tranche particulièrement adaptés à la caractérisation des matériaux dont la tenue en traction est moins élevée que celle en compression (béton, roche, etc.). Un échantillon cylindrique est placé sur le dispositif, sous un impacteur. L’essai consiste à libérer l’impacteur pour qu’il vienne impacter l’échantillon sur sa tranche. Habituellement, les essais brésiliens ne sont pas réalisés pour des gammes de vitesses de déformations élevées, ceci pose des problèmes supplémentaires à prendre en compte pour la conception d’un montage comparé à ceux utilisés pour les essais quasi-statiques.
[0006] Par ailleurs, les dispositifs de l’état de la technique ne sont pas toujours satisfaisants pour les raisons suivantes :
• la taille de l’échantillon est petite par rapport à l’impacteur et à ses jeux de déplacement en utilisation, si bien que l’impact ne frappe pas toujours l’échantillon au bon ou au même endroit ; l’essai est alors inexploitable ;
• les vibrations provoquées par la chute de l’impacteur sont transmises à l’échantillon qui peut bouger avant l’impact ; cela accentue le risque que l’impacteur n’impacte pas l’échantillon sur sa tranche et entraîne un essai non valide ;
• pour réaliser des essais interrompus, un bloc de métal permettant l’arrêt de l’impacteur peut être placé à côté de l’échantillon pour ne pas gêner le champ de vision d’une caméra filmant l’impact ; ce bloc positionné de manière excentrée a ainsi tendance à endommager l’impacteur.
[0007] La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à au moins une partie de ces problèmes.
Résumé de l’invention [0008] L’invention concerne un dispositif pour la mise en œuvre d’essais brésiliens, comportant une première plateforme de support d’un échantillon cylindrique destiné à subir un essai brésilien, une seconde plateforme reliée à la première plateforme par des premières colonnes rigides et portant un impacteur destinée à comprimer ledit échantillon, sur sa tranche, caractérisé en ce que ledit impacteur se présente sous la forme d’un piston qui est guidé en coulissement par un élément de ladite seconde plateforme qui comprend en outre au moins une butée de fin de course du piston vers ledit échantillon.
[0009] L’impacteur du dispositif est ainsi formée par un piston qui est efficacement guidé par la seconde plateforme afin d’éviter des déplacements indésirables de l’impacteur en utilisation. Cette même seconde plateforme comprend une butée de fin de course du piston pour pouvoir réaliser des essais brésiliens interrompus. L’élément de guidage du piston peut être un simple orifice formé dans la seconde plateforme.
[0010] Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres :
• le piston comprend un corps cylindrique dont une extrémité libre est destinée à comprimer l’échantillon et dont une extrémité opposée est reliée à une tête d’appui sur ladite au moins une butée, • ladite seconde plateforme porte un système d’arrêt du piston dans une position de non compression, ce système comportant au moins une vis dont une extrémité libre prend appui sur ladite tête ou un élément fixé à ladite tête, et l’immobilise dans cette position par simple appui, • la première plateforme comprend une base, une platine de support dudit échantillon, ainsi qu’un capteur piézoélectrique interposé entre la base et la platine, • la première plateforme comprend une fine bande de maintien de l’échantillon sur ladite platine, cette bande prenant appui sur la tranche dudit échantillon au niveau de la zone d’impact du piston sur l’échantillon, • la bande de maintien s’étend et est légèrement en traction entre deux plots fixés sur ladite première plateforme, • la première plateforme comprend une cassette amovible portant ladite platine, ledit capteur piézoélectrique et lesdits plots, • ladite base comprend une fente de montage par glissement de ladite cassette, et un organe de verrouillage de la cassette dans sa position montée dans la fente, • lesdites premières colonnes sont reliées à ladite base qui est elle-même reliée par des secondes colonnes à une troisième plateforme sensiblement parallèle auxdites première et seconde plateformes.
[0011] Le dispositif selon l’invention apporte au moins une partie des avantages suivants :
• il assure un guidage optimal de l’impact et de la compression, en corrigeant l’éventuel défaut d’alignement de l’impacteur, • il permet de maintenir l’échantillon jusqu’au début de l’essai sans le précomprimer, • il permet de réaliser des essais interrompus à divers taux de compression, • il permet de s’adapter facilement sur d’autres moyens de mise en mouvement dynamique (tour de chute, machine hydraulique, banc balistique, etc.), • il peut être utilisé verticalement ou horizontalement, • il permet de mesurer la force transmise par les échantillons lors des essais, • il est ergonomique et permet une manipulation de l’échantillon simple, • il permet de visualiser la face avant des échantillons pour pouvoir filmer l’essai afin d’implémenter des techniques d’analyse par corrélation d’image.
[0012] La présente invention concerne encore un procédé d’utilisation d’un dispositif tel que décrit ci-dessus, pour la réalisation d’essais brésiliens sur des échantillons comportant une couche de matériau abradable utilisable dans l’industrie aéronautique.
Brève description des figures [0013] D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[0014] [fig.l] la figure 1 est une vue schématique d’un dispositif selon l’invention pour la mise en œuvre d’essais brésiliens, et [0015] [fig-2] la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une cassette du dispositif de la figure 1.
Description détaillée de l’invention [0016] La figure 1 montre un dispositif 10 selon l’invention pour la mise en œuvre d’essais brésiliens.
[0017] Dans l’exemple représenté, le dispositif 10 comporte trois plateformes 12, 14, 16. Les plateformes 12, 14, 16 sont sensiblement parallèles et à distance les unes des autres. Elles sont reliées entre elles par des colonnes 18, 20. Au moins une paire de colonnes 18 relie les plateformes 12, 14 et au moins une autre paire de colonnes 20 relie les plateformes 14, 16, la plateforme 14 étant située entre les plateformes 12 et 16.
[0018] Le dispositif 10 peut être utilisé verticalement ou horizontalement. Dans le cas d’une utilisation verticale, la plateforme 12 est une plateforme supérieure et la plateforme 16 est une plateforme inférieure, la plateforme 14 étant une plateforme intermédiaire. Le dispositif 10 est dans ce cas adaptable à une « tour de chute ». Dans le cas d’une utilisation horizontale, le dispositif est adaptable à un « banc balistique ».
[0019] L’ensemble des plateformes 12, 14, 16 et des colonnes 18, 20 du dispositif 10 forment le bâti de ce dispositif.
[0020] La plateforme 16 forme une embase d’appui sur le sol ou de fixation à un élément d’appui sur le sol.
[0021] La plateforme 14 est reliée à la plateforme 16 par les colonnes 20 qui sont espacés et configurés pour transmettre des efforts en fonctionnement et éviter ainsi de solliciter l’échantillon 22 situé sur la seconde plateforme 14, lors des essais.
[0022] La plateforme 14 comprend une base 24 de forme générale en U, cette base définissant une fente 26 de logement d’une cassette 28 de support de l’échantillon 22.
[0023] La cassette 28 est mieux visible à la figure 2. Elle a une forme générale parallélépipédique et est destinée à être engagée et montée dans la fente par des systèmes de coulissement à rail et glissière. La cassette 28 a ici une forme allongée dont les bords longitudinaux comprennent chacun une glissière 30 configurée pour coopérer avec un rail 32 d’un bord de la fente 26.
[0024] La cassette 28 comprend à l’une de ses extrémités longitudinales une poignée 34 de préhension par un opérateur, pour faciliter la manipulation de la cassette lors de son montage et son démontage.
[0025] La cassette 28 comprend une face supérieure 28a sur laquelle sont fixées deux plots 36 de maintien de l’échantillon 22, ainsi qu’une colonne de support de l’échantillon 22 qui est formée par une platine 38 de l’échantillon et un capteur piézoélectrique 40 intercalée entre la platine et la face 28a.
[0026] L’ensemble formé par la platine 38 et le capteur 40 est située entre les plots 36. Les plots 36 ont une hauteur supérieure à celle de l’ensemble dans l’exemple représenté.
[0027] L’échantillon 22 a une forme de cylindre plat ou de pastille cylindrique et est disposée sur la face supérieure de la platine 38 par appui de sa tranche (ou surface cylindrique) sur cette face, comme visible sur les dessins.
[0028] L’échantillon 22 est maintenu dans cette position au moyen d’une bande de maintien 42 qui s’étend entre les extrémités supérieures des plots 36 et qui est maintenue en traction entre les plots. La bande de maintien 42 est fixée aux extrémités supérieures des plots par des plaques de serrage 44 vissées sur les plots 36.
[0029] On peut apercevoir sur les dessins que la tranche ou surface cylindrique de l’échantillon 22 comprend une portion en appui sur la face de la platine 38, et une portion diamétralement opposée sur laquelle appuie la bande de maintien 42.
[0030] Cette bande de maintien 42 a une forme allongée dont les extrémités sont fixées aux plots 36 et la partie médiane prend appui sur l’échantillon 22. La bande 42 peut être métallique.
[0031] La base 24 de réception de la cassette 28 comprend un organe 46 de verrouillage de la cassette dans sa position montée dans la fente 26. Cet organe 46 se présente ici sous la forme d’une autre bande de maintien qui s’étend entre les deux extrémités libres des branches du U de la base et dont les extrémités sont fixées de manière amovible à ces extrémités libres.
[0032] La plateforme 12 est reliée à la plateforme 14 par les colonnes 18 qui sont espacés et configurés pour transmettre des efforts en fonctionnement.
[0033] La plateforme 12 porte un impacteur qui se présente sous la forme d’un piston 48. La plateforme 12 comprend un orifice (non visible) de guidage en coulissement de ce piston 48 depuis une position de repos et éloigné de l’échantillon 22, représentée à la figure 1, jusqu’à une position où le piston impacte l’échantillon pour le comprimer sur sa tranche. L’échantillon 22 est alors comprimé entre le piston 48 et la platine 38.
[0034] Le piston 48 comprend un corps cylindrique 50 dont une extrémité libre plane, ici inférieure, est destinée à comprimer l’échantillon 22 et dont une extrémité opposée est reliée à une tête transversale d’appui 52.
[0035] La plateforme 12 comprend une butée 54 de fin de course du piston 48 lors d’un déplacement de compression vers l’échantillon 22. Cette butée 54 se présente sous la forme d’un bloc de matière qui est porté par la plateforme 12 et est destiné à coopérer par appui avec la tête 52 du piston 48.
[0036] La plateforme 12 porte un système 56 d’arrêt du piston 48 dans sa première position de repos. Dans l’exemple représenté, ce système 56 comporte au moins une vis 58 qui est porté par une plaque 60 fixée à la butée 54 et dont une extrémité libre prend appui sur la tête 52 du piston 48 ou sur une autre plaque 62 fixée à la tête 52, de façon à l’immobiliser dans la première position précitée par simple serrage et appui de la vis 58 sur la tête 52 ou la plaque 62.
[0037] Le système d’arrêt 56 est utile lorsque le dispositif 10 est utilisé en configuration « tour de chute » mais n’est pas nécessaire lorsque le dispositif est utilisé en « banc balistique ».
[0038] Un équipement de mise en mouvement du piston est schématiquement représenté par une flèche 64. Il est destiné à déplacer le piston 48 vers l’échantillon 22 à une vitesse élevée, supérieure ou égale à 1 m/s. Lorsque le piston 48 est mis en mouvement, l’adhérence de la vis 58 sur la plaque 62 est vaincue et le piston 48 libéré est déplacé et vient comprimer l’échantillon 22. Cet échantillon 22 peut aisément bouger à cause des vibrations produites par l’équipement. Son maintien en position est ici assuré par la bande de maintien 42 dont la présence n’influence pas la mesure. Le capteur piézoélectrique 40 placé sous l’échantillon 22 permet de mesurer les efforts transmis par l’échantillon lors de l’essai. La butée 54 permet de stopper le piston 48 à une distance définie de la platine 38. Des essais interrompus peuvent ainsi être menés, l’échantillon 22 est comprimé très rapidement jusqu’à un point prédéterminé et l’essai est stoppé. Les efforts engendrés par le choc du piston 48 sur la butée 54 transitent par les colonnes 18, 20 sans passer par la cassette 28 où se trouve l’échantillon 22 et le capteur piézoélectrique 40.
[0039] La cassette 28 peut être complètement retirée du dispositif 10. Ceci permet de mettre en place l’échantillon 22 sur la platine 38 de la cassette 28, avant le montage de cette dernière dans l’espace confiné du dispositif 10.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Dispositif (10) pour la mise en œuvre d’essais brésiliens, comportant une première plateforme (14) de support d’un échantillon cylindrique (22) destiné à subir un essai brésilien, une seconde plateforme (12) reliée à la première plateforme par des première colonnes (18) rigides et portant un impacteur destinée à comprimer ledit échantillon, sur sa tranche, caractérisé en ce que ledit impacteur se présente sous la forme d’un piston (48) qui est guidé en coulissement par un élément de ladite seconde plateforme qui comprend en outre au moins une butée (54) de fin de course du piston vers ledit échantillon. [Revendication 2] Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel le piston (48) comprend un corps cylindrique (50) dont une extrémité libre est destinée à comprimer l’échantillon (22) et dont une extrémité opposée est reliée à une tête (52) d’appui sur ladite au moins une butée (54). [Revendication 3] Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel ladite seconde plateforme (12) porte un système (56) d’arrêt du piston (48) dans une position de non compression, ce système comportant au moins une vis (58) dont une extrémité libre prend appui sur ladite tête (52) ou un élément (62) fixé à ladite tête, et l’immobilise dans cette position par simple appui. [Revendication 4] Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première plateforme (14) comprend une base (24), une platine (38) de support dudit échantillon, ainsi qu’un capteur piézoélectrique (40) interposé entre la base et la platine. [Revendication 5] Dispositif (10) selon la revendication 4, dans lequel la première plateforme (14) comprend une bande (42) de maintien de l’échantillon (22) sur ladite platine (38), cette bande prenant appui sur la tranche dudit échantillon au niveau de la zone d’impact du piston (48) sur l’échantillon. [Revendication 6] Dispositif (10) selon la revendication 5, dans lequel la bande de maintien (42) s’étend et est en traction entre deux plots (36) fixés sur ladite base (24). [Revendication 7] Dispositif (10) selon la revendication 6, dans lequel ladite première plateforme (14) comprend une cassette amovible (28) portant ladite platine (38), ledit capteur piézoélectrique (40) et lesdits plots (36). [Revendication 8] Dispositif (10) selon la revendication 7, dans lequel ladite base (24) comprend une fente (26) de montage par glissement de ladite cassette (28), et un organe (46) de verrouillage de la cassette dans sa position montée dans la fente. [Revendication 9] Dispositif (10) selon l’une des revendication 4 à 8, dans lequel lesdites premières colonnes (18) sont reliées à ladite base (24) qui est elle-même reliée par des secondes colonnes(20) à une troisième plateforme (16) sensiblement parallèle auxdites première et seconde plateformes (12, 14). [Revendication 10] Procédé d’utilisation d’un dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, pour la réalisation d’essais brésiliens sur des échantillons (22) de matériau abradable utilisable dans l’industrie aéronautique. 1/2
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| CN106644719A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 安徽理工大学 | 一种可加围压的岩石抗拉强度测试装置 |
| CN107271282A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 辽宁石油化工大学 | 一种测试岩石断裂韧度的试验装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Title |
|---|
| J. CLAESSONB. BOHLOLI, INTERNATIONAL JOURNAL OF ROCK MECHANICS & MINING SCIENCES, vol. 39, 2002, pages 991 - 1004 |
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