Contraintes résiduelles sur les polymères

Au cours des cinquante dernières années, l’industrie plastique s’est répandue considérablement au point de dépasser celle de l’acier dans certaines applications techniques. Pour cette raison, il est de plus en plus nécessaire de détenir une connaissance sans cesse plus approfondie et précise des contraintes résiduelles induites par les processus de production de ces matériaux.

La méthode extensométrique du trou pour la mesure des contraintes résiduelles peut être appliquée à différents matériaux plastiques, dont les polymères non renforcés, avec l’introduction de certaines variantes dans le processus de mesure. L’application de cette méthode à ces matériaux nécessite de réduire au minimum l’influence des effets thermiques et mécaniques dus à la variation de température ainsi qu’au processus de perçage.

Par rapport aux métaux, les polymères sont très sensibles à l’influence de la température à cause des coefficients majeurs d’expansion thermique. Étant donné qu’il n’y a pas de rosette spécifique à ce type de matériau sur le marché, on en utilise une de compensation (dummy gauge, ou jauge de déformation) sur un échantillon exempt de contraintes, en la maintenant en équilibre dans le même environnement que l’échantillon analysé.

Une version spéciale du système MTS3000 est utilisée pour la mesure des contraintes résiduelles dans les matériaux polymères.

Dans ce cas, l’instrument est fourni avec une unité de contrôle qui rend l’essai complètement automatique, simple et rapide: un système automatique permet en effet de contrôler le processus de perçage (vitesse de rotation et d’avancement) ainsi que l’acquisition au moyen de rosettes d’extensométrie. Par rapport à ces dernières, on peut utiliser la technique de l’extensomètre compensatoire vue ci-dessus pour éviter tout effet thermique apparent sur les déformations acquises.

Le système mécanique est alimenté et surveillé par une unité de contrôle et un logiciel dédié, de manière à rendre tout le processus complètement automatique.
Tout le système de mesure est actionné à distance; cette opération est conseillée car elle minimise l’influence externe de l’opérateur pendant le processus de mesure.
Grâce à un chariot de perçage dédié qui fonctionne à basse vitesse, le processus ne génère pas de surchauffe ou d’allongement autour du trou, évitant ainsi d’avoir des effets indésirables sur les déformations acquises et sur les contraintes résiduelles calculées.

Thanks to a dedicated drilling slide working at low speed, drilling process does not generate any local melting and burning around the drilled hole, thus avoiding undesirable effects on acquired strains and calculated residual stresses.

The entire measurement chain is validated using both standard bending and 4-point bending test rig configuration.

    La chaîne entière de mesure est validée en utilisant un banc d’essai de flexion standard ainsi qu’un banc d’essai de flexion 4 points. On trouve plus d’informations concernant la théorie et la validation expérimentale de la méthode du trou sur les matériaux polymères dans l’article dédié s’intitulant “Improvements in the Hole-Drilling Test Method for Determining Residual Stresses in Polymeric Materials” publié dans l’ASTM Journal “Materials Performance and Characterization”.