Moyens de sollicitation et d’acquisition

Machines d’essais 

Plusieurs types de machines d’essais ont été utilisés pendant le déroulement de la thèse. Leur choix a été motivé d’un côté par les besoins en terme de capacité d’effort, de fréquence de chargement et de qualité d’asservissement. De l’autre côté, celles-ci ont été choisis par leur disponibilité en terme de temps d’utilisation au sein du laboratoire (LBMS) et chez les partenaires industriels. Machine de traction dynamique INSTRON® La machine de traction hydraulique INSTRON® (modèle 1342) est équipée d’une cellule d’effort de 100kN et dotée de mors hydrauliques. Cette machine permet un pilotage en effort et en déplacement dans la gamme de fréquences souhaitée pour la plupart des éprouvettes considérées. Elle est aussi dotée d’une interface pour l’identification des PID (paramètres d’asservissement) automatisée qui permet de les caractériser rapidement pour chaque type d’éprouvette utilisé. Machine de traction/torsion dynamique BOSE® La machine de traction-torsion ElectroForce® 3330 construite par BOSE® est dotée d’un moteur linéaire électromagnétique et de mors mécaniques. Du fait de sa capacité plus réduite en terme d’effort (entre -3200N et 3200N), elle n’a été utilisée que pour quelques cas particuliers d’éprouvettes. La machine propose une méthode automatique qui permet d’identifier les paramètres d’asservissement sur une gamme de fréquence et d’effort souhaitée. Machine de traction dynamique MTS® La machine de traction hydraulique MTS® possède une capacité en terme d’effort de 50kN et est dotée de mors hydrauliques. Cette machine présente des caractéristiques similaires à celles de l’INSTRON®. Elle a été utilisée uniquement dans le cadre des essais de fatigue classiques (essais longs) du fait de sa plus grande disponibilité par rapport à l’INSTRON®. Machines utilisées par Solvay engineering plastics Les machines utilisées par Solvay engineering plastics pour réaliser des essais en rapport avec cette thèse sont une machine de traction dynamique MTS® modèle 319.02 et une machine de traction/torsion dynamique MTS® modèle 370.103. La capacité en termes d’effort de traction est de 25kN pour les deux machines. Un banc de fluage Ceast® ayant une capacité maximale de l’ordre de 2.5kN a également été utilisé. 

Extensomètrie

 En terme d’extensomètrie, deux types d’instrument ont été considérés : des extensomètres à couteaux et un système de stéréo-corrélation d’images basé sur des mesures optiques.

Extensomètre à couteaux INSTRON®

Cet extensomètre (modèle 2620) permet d’accéder à la déformation axiale. La base de mesure est de 12.5mm±5mm, la gamme de température d’utilisation est comprise entre -80°C et 200°C et il est utilisable à n’importe quel niveau d’humidité relative. La fréquence maximale d’utilisation est de 50Hz. Cet extensomètre est utilisé avec la machine INSTRON®. Extensomètre à couteaux EPSILON® Cet extensomètre (modèle 3442-010M-020-LHT) permet d’accéder à la déformation axiale. La base de mesure est de 10mm(+2mm/-0.5mm), la gamme de température d’utilisation est comprise entre -265°C et 200°C. Cet extensomètre est utilisé avec la machine BOSE®. Système de stéréo-corrélation d’images ARAMIS® Ce système développé par GOM® (Gesellschaft für Optische Messtechnik) permet d’accéder au champ de déplacements 3D sur une surface donnée. Le modèle considéré (2M) permet de mesurer des déformations dans une gamme de 0,005 jusqu’à plus de 2000 sur une surface de mesure de l’ordre du mm2 jusqu’au m2 . La fréquence d’acquisition maximale est de 15Hz. 

Enceintes thermo-hygrométriques

 Les essais en température et humidité relative contrôlées sont réalisés à l’aide d’une enceinte thermo-hygrométrique construite par SERVATHIN®. La gamme de température s’entend de -70°C à 210°C. L’humidité relative peut varier entre 10% et 90% en fonction de la température considérée. Cette enceinte a été construite « sur mesure » dans le but d’être utilisée avec la machine INSTRON®. Cette enceinte a aussi été utilisée pour le conditionnement d’éprouvettes. Solvay engineering plastics utilise des enceintes thermo-hygrométriques WEISS® avec ses machines de fatigue. 

Thermographie infrarouge

 La thermographie infrarouge est une technique permettant de mesurer le rayonnement électromagnétique de tout corps ayant une température supérieure à 0K. Avec cette technique, il est possible d’obtenir la cartographie du rayonnement électromagnétique avec une certaine résolution spatiale sur la surface d’un corps, à partir du rayonnement. Sous certaines conditions, il est possible d’estimer la température du corps considéré. Dans le cadre de cette thèse, les mesures sont réalisées à l’aide d’une caméra infrarouge dotée d’une matrice de détecteurs. Le rayonnement est un mode d’échange d’énergie par émission et absorption de radiations électromagnétiques (photons). L’échange thermique par rayonnement est réalisé en trois étapes : l’émission de l’énergie depuis une source sous forme de radiations électromagnétiques, la transmission de cette radiation avec d’éventuelles pertes dues à l’absorption par le milieu traversé et la réception durant laquelle le rayonnement est transformé en énergie thermique. Tout corps ayant une température supérieure à 0K émet un rayonnement couvrant une gamme de longueurs 79 Moyens expérimentaux et éprouvettes (simples et structurelles) d’onde de 0.1µm à 1000µm communément appelé rayonnement thermique. Les corps dits « réels » émettent et reçoivent du rayonnement, et ceux qui sont reçus peuvent être absorbés, transmis ou réfléchis. Dans le but de comprendre la relation entre le rayonnement émis par un corps et sa température, il faut introduire la notion de « corps noir », lequel désigne un objet idéal caractérisé par trois propriétés : • il absorbe l’ensemble du rayonnement incident indépendamment de sa direction et de la longueur d’onde (aucune transmission ni réflexion) ; • pour une température donnée, le corps noir émet le maximum d’énergie possible par rapport à n’importe quel autre corps ; • le rayonnement est indépendant de la direction d’émission.