Méthodes d'essai mécanique

Les essais mécaniques visent à décrire le comportement de différents matériaux ou composants, par exemple des seringues, des ressorts, des micromoteurs ou des microrubans sous des conditions de charge spécifiques. Il fournit des informations sur la relation entre les forces et la déformation qui résulte de ces forces agissant sur les composants. Il existe de nombreuses méthodes d'essai mécanique normalisées. Les plus utilisés sont : essai de traction, essai de compression, essai de flexion, essai de décollement, essai de cisaillement, essai de déchirure, essai de fatigue, essai de fluage et essai de friction.

Une machine d'essai universelle (UTM) est un dispositif conçu pour tester les propriétés mécaniques des matériaux, des composants et des produits. Il peut effectuer bon nombre des méthodes d'essai mécanique normalisées mentionnées ci-dessus. Cette polyvalence est la raison pour laquelle on l'appelle « universel ».   La plupart des pièces et composants dans différentes échelles de taille peuvent être testés dans des machines d'essai universelles tant que la force/le couple et la déviation nécessaires pour le test respectif peuvent être atteints dans l'instrument et que le composant peut être correctement fixé.  Les UTMs sont utilisés dans de nombreuses industries (par exemple, automobile, aérospatial, électronique, emballage et biomédical) pour s'assurer que les matériaux et les produits finis répondent aux spécifications requises. Ils adhèrent généralement à une série de normes (ISO, ASTM …) afin d'assurer la cohérence entre les résultats des tests, également concernant les appareils de différents fabricants, et ainsi ils peuvent être utilisés lors de plusieurs étapes du développement du produit.

Les UTMs peuvent aider à analyser différentes propriétés mécaniques des matériaux ou des composants. Les valeurs de sortie sont, par exemple, le module de Young, le point de rupture, le module de flexion, la résistance à la traction ultime, la résistance d'un joint adhésif et bien d'autres, selon le matériau ou la pièce. Ils sont donc utilisés pour répondre à des questions telles que, par exemple, « Quelle est la résistance et la rigidité de mon échantillon ? », « Combien mon échantillon peut-il s'allonger ou s'étirer ? » ou « Combien mon échantillon peut-il se comprimer ou se plier avant de se casser ? » Les données importantes dérivées des réponses sont utilisées par les ingénieurs en R&D et en CQ. Bien que les UTM soient couramment utilisés pour tester des composants robustes à grande échelle, ils ne se limitent pas aux applications à haute force/haut couple. Bien que les UTM classiques puissent atteindre des forces allant jusqu'à 5000 kN selon le modèle, des pièces de petite taille, souples ou fragiles peuvent également être caractérisées, tant que les forces et les déflexions impliquées peuvent être mesurées avec précision par le transducteur.

Termes et variables importants : (plus possibles)

Un échantillon du matériau ou d'un composant est placé dans le UTM et maintenu par des poignées ou des dispositifs spéciaux. L'échantillon est ensuite soumis à une force ou un couple (stress), et la déformation ou la déviation résultante (contrainte) est mesurée ou vice versa. Comme les dimensions de l'échantillon sont connues, des courbes contrainte-déformation peuvent être générées à partir des forces et déformations enregistrées, ce qui permet à son tour de prédire le comportement des matériaux ou des composants dans des conditions de fonctionnement.

Les UTMs sont couramment utilisés pour des applications à haute force/haut couple. Les UTMs conventionnels ne fournissent pas de dispositifs adaptés, les préréglages de couple/force ne sont pas assez précis, et les capteurs manquent de la sensibilité nécessaire pour fournir des données utiles à partir de la mesure de pièces et composants de très petite échelle. Il y a un besoin croissant de tester des dispositifs et des matériaux plus petits et plus souples, mais pour la plupart de ces applications, aucun instrument commercial n'existe et les chercheurs doivent donc s'appuyer sur des solutions faites maison afin de caractériser leurs composants. La combinaison des méthodes d'essai mécaniques traditionnelles avec une configuration de rhéomètre tire parti de la haute précision de l'encodeur optique et de l'excellente résolution de couple de son entraînement EC pour permettre la mesure même des plus petits couples et déflexions. En raison de son entraînement de levage et de la possibilité d'utiliser un entraînement linéaire inférieur supplémentaire, il est également capable de mesurer de petites charges normales et des déplacements. En combinaison, cela permet de caractériser des pièces et des composants auparavant non accessibles à la caractérisation. De plus, d'autres paramètres environnementaux tels que la température ou l'humidité relative peuvent être définis, permettant la caractérisation de très petites pièces dans une large gamme de conditions environnementales qui peuvent être rencontrées pendant le fonctionnement.