Essais structuraux d'effort et de fatigue
Tests de Fatigue et d’Endurance
Les essais statiques ou dynamiques d’endurance et de fatigue sont nécessaires afin de valider des structures, de plus en plus allégées, de véhicules ou composants d’équipements. HBM offre pour ces essais une chaine complète incluant la jauge de contrainte, le capteur de force et le capteur de déplacement ainsi que les appareils de mesure et logiciels pour l’acquisition et l’analyse de ces données
Essais de fatigue des matériaux et des structures
La nécessité croissante d’efficacité énergétique des véhicules et composants, suppose un allègement des structures et l’obligation de s’approcher de plus en plus près des limites de fatigue de matériaux classiques ou nouveaux. En complément, pour certains composants structuraux pouvant toucher à la sécurité comme les essieux ou les roues d’un véhicule, une rupture en fatigue doit être absolument évitée. Il en est de même pour bien d’autres éléments mécaniques importants comme les vilebrequins ou bielles pouvant entraîner un arrêt du véhicule ou machine en cas de rupture.
Pour l’allégement des structures, les essais physiques et virtuels d’endurance sont utilisés et complémentaires. Les essais de caractérisation en fatigue des matériaux sont utiles à la détermination de la durée de vie en fatigue (ex courbes de Whoeler ou Gassner). Les caractéristiques matériaux sont une donnée de base importante pour la simulation en fatigue à partir d’un modèle éléments finis. La simulation est très utilisées très tôt dans la conception afin d’optimiser ou d’identifier des zones critiques sur des structures.
Les essais de fatigue en laboratoire commencent avec les premiers prototypes physiques de pièces ou composants. Auparavant des blocs de chargements simplifiés sont utilisés afin de comparer différentes conceptions. Au stade final, des chargements réels mesurés sur le terrain en opération, sont rejoués sur des bancs d’essais afin de vérifier et valider la durée de vie absolue en fatigue de la structure optimisée.
En dehors des essais dynamiques servant à déterminer la durée de vie de composants sur le long terme, les essais de durabilité incluent également les essais statiques afin de mesurer les efforts et contraintes que peuvent supporter des éprouvettes lors des essais d’allongement, compression, flexion ou torsion. La mesure physique de contraintes sur la structure complète d’un équipement est également utilisée afin de valider le modèle éléments finis utilisé en simulation.
Avantages
Les solutions HBM offrent de nombreux avantages pour les essais de fatigue et d’endurance :
- Vous disposez de la chaîne de mesure complète constituée de jauges de contrainte, d’amplificateurs et du logiciel d’acquisition de données. Tous ces éléments s’associent parfaitement ensemble
- Une solution logicielle complète répond à cette application, prête à démarrer sans aucune programmation
- La très grande insensibilité aux parasites électromagnétiques et la très faible dérive thermique sont en partie garanties par la technologie de la fréquence porteuse employée dans les amplificateurs
- Les différents modules d’amplification peuvent être répartis sur le site
- La fonction auto-ajustement sur toutes les voies contribue à la bonne performance des appareils
- Les liaisons 4, 5 ou 6 fils (brevetées) permet une très bonne compensation des effets de la longueur de câble
- HBM propose également une très large gamme de jauges de contrainte électriques, y compris des jauges pré-câblées pour un usage immédiat
- Des jauges et interrogateurs optiques sont également proposés pour les essais de fatigue de composites ou pour la mesure de contraintes élevées
Exemples d'écran extraits du logiciel de mesure catman de HBM
Comptage de cycle en étendue
Comptage de cycles online ou en post-traitement de charges appliquées en utilisant la méthode de comptage de cycle en étendue, par exemple pour la comparaison visuelle des charges collectées
Cycle de comptage Rainflow
Cycle de comptage Rainflow de charge appliquées en line et en post-traitement selon Range-Mean matrix ou From-To matrix
Intégration dans les machines d'essai de matériaux Zwick
Intégration des mesures complémentaires de contrainte avec jauges de contrainte dans les machines d'essai de matériaux Zwick, par exemple pour vérifier l'alignement des supports du capteur ou pour les essais de choc après compression des matériaux.
Alarmes sur des événements inattendus
Notification par email, visuelle ou sonore envoyée à l'utilisateur et connexions à des messages quand les valeurs de mesure se déplacent en dehors des plages prévues
Analyse de contraintes
contraintes: Calculs, prédéfinis en ligne et en post-traitement des principales contraintes d’une rosette
Configuration facile des voies
Configuration rapide et confortable des voies en faisant simplement un copier –glisser de la jauge appropriée aux voies correspondantes à configurer à partir de la base données capteurs
Contrôle de l’état des voies jauges de contrainte
Il est possible de contrôler le bon état du câblage des voies jauges en effectuant un déséquilibre connu par le biais d’une résistance de shunt.
Enregistrement des cycles choisis, uniquement
Des séquences permettent pour enregistrer uniquement les cycles choisis pendant des essais de longue durée (par exemple : enregistrer 1 cycle complet tous les 10 cycles), en incluant la détection automatique des cycles
Nuage de points
Visualisation de valeurs crêtes de réponse au-delà d’une sollicitation (par exemple déplacement au-dessus d’une force) pour que tous les cycles détectent un début possible de dommages de la pièce en test, y compris une alarme sur une tolérance de limites
Mesure optique des contraintes
Intégration des interrogateurs pour jauges de contrainte à fibre optique en réseau de Bragg et conversion automatique des longueurs d'onde maximales mesurées (en nanomètre) en unité de contrainte (µm/m)
Enregistrement de crêtes mini et maxi
Des séquences permettent d’enregistrer uniquement les crêtes hautes et basses durant les essais de longue durée (par exemple : enregistrement des crêtes de tous les cycles ou juste pour 1 cycle tous les 10 cycles), y compris la détection automatique des cycles