pdf 1 Mo - Nantes 2012

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CARACTERISATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE
DES MATERIAUX
EN COMPRESSION DYNAMIQUE
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APPLICATION DES BARRES D’HOPKINSON
Pierrick GUEGAN, Franck PASCO
Labo GeM
Equipe MPTC - CRED
Congrès national des professeurs de physique – chimie
Nantes, octobre 2012

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Caractérisation du comportement mécanique des matériaux
BUT : Expression d’une contrainte en fonction d’une déformation.
COMMENT ?
En 1D :
•Traction uni-axiale,
•Compression uni-axiale,
•Cisaillement.
En 2D : Traction bi-axiale …
En 3D : Compression hydrostatique …
DANS QUELLES CONDITIONS :
•En température,
•Taux d’humidité (résine sèche ou humide),
•Pour différentes vitesses de déformation (quasi-statique, dynamique).
SUR QU’ELLES BASES : Normes (lorsqu’elles existent !)
•NF EN 10002-1 : Essai de traction (matériaux métalliques),
•NF ISO 7743 : Essai de compression (caoutchoucs et thermoplastiques),
•PR NF EN ISO 6892-2 : Traction à température élevée (matériaux métalliques).
ε
σ
E, R
e
, R
m
, A
%
, ν
ATTENTION :
Prise en compte du comportement
représentatif de la sollicitation.

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Module EXPER
R. Othman
Log(vitesse de
déformation (s-1))
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Durée nécessaire
pour une déformation
de 10%
~ 116 j ~ 12 j ~ 1 j ~ 3 h ~17mn ~ 2 mn 10 s 1 s 100 ms 10 ms 1 ms 100 µs 10 µs 1 µs 100 ns 10 ns 1 ns
ln(Vitesse pour
déformer un
échantillon de 10 mm
de longueur)
~ 10
µm/j ~ 100 µm/j ~ 1 mm/j ~ 10 mm/j ~ 4 mm/mn ~ 40 mm/mn ~ 400 mm/mn 1 mm/s 10 mm/s 100 mm/s 1 m/s 10 m/s 100 m/s 1000 m/s 10 km/s 100 km/s 1000 km/s
Onde de choc
V ite s s e s d e
d é fo rm a tio n
Statique
Quasi-statique
Moyennes vitesses de
déformation
Grandes vitesses de
déformation
Très grandes vitesses de déformation
Relation vitesse de déformation et
vitesse et temps de chargement
DYNAMIQUE

4
Compression dynamique  Canon + barres d’Hopkinson (1914)
Configuration classique (Kolsky – 1949) :
- Canon pour tir d’une barre sur barre,
- Instrumentation par jauges de déformation,
- Eprouvette entre deux barres (incidente et transmise).
500 1982 1225
400995
Striker Input bar Output bar Hydraulic
damping
system
Gaz gun
Power supply
Amplification
Digital storage
oscilloscope
Compressor
500 1982 1225
400995
Striker Input bar Output bar Hydraulic
damping
system
Gaz gun
Power supply
Amplification
Digital storage
oscilloscope
Compressor
Module EXPER
R. Othman

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Canon à gaz + Barres d’Hopkinson
Application : Caractérisation dynamique des
matériaux (compression + cisaillement)
Vitesses de déformation : 100 à 10000 s-1
Quatre barres :
- Barres en acier (caractérisation des métaux)
- Barres en aluminium (caractérisation des polymères)
- Barres en polycarbonate (caractérisation des
élastomères et des mousses)
- Barres tubulaires (caractérisation des élastomères
et des mousses)
Gas gun
Compression
Cisaillement
Dynamic compressive test on Hopkinson bars
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 0.5 1 1.5
Time (ms)
Gages (V))
U1 (V)
U2 (V)