Analyse des courbes et comparaison traction/compression

Nous avons vu au Chapitre 2 que nous avions mesuré la déformation axiale εa et transverse εt de chaque éprouvette à l’aide des deux extensomètres à la fois pour les essais de traction et compression. Nous avons également mesuré la force F exercée à l’aide de la cellule de force de la machine. Pour chaque essai, toutes ces données ont été enregistrées en fonction du temps dans un fichier texte différent. Ce sont ces fichiers qui ont ensuite été traités avec le logiciel Excel. Nous avons également mesuré les dimensions de chaque éprouvette juste avant l’essai. Pour les éprouvettes prismatiques de traction, nous avons relevé la largeur L et l’épaisseur b en trois endroits de la partie centrale de test. Pour les éprouvettes cylindriques de compression, nous avons mesuré le diamètre Ø en trois endroits également. Ces dimensions nous ont permis de calculer la section moyenne transverse S. La contrainte appliquée sur les éprouvettes est donc :

F S

  (4.1)

Pour la déformation axiale, le calcul est toujours le même car la longueur de jauge initiale entre les couteaux est de 25 mm. Pour la déformation transversale, le calcul change à chaque fois car la longueur de jauge n’est pas fixe, elle dépend des dimensions de l’éprouvette. En l’occurrence, il s’agit de la largeur pour les éprouvettes de traction et du diamètre pour les éprouvettes de compression. On a donc : 25 axial a L    (4.2) tra n s t L L    ou Ltra n s   (4.3)

Les courbes présentées de la Figure 4.1 à la Figure 4.3 sont les courbes des essais de traction et de compression de chaque matériau (PTFE, TFM et PEEK) réalisés à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s. Ce taux de déformation correspond à une vitesse de traction de 5 mm/min

préconisée par la norme ASTM D638-03 pour déterminer le coefficient de Poisson. Pour chaque taux de déformation, les essais ont été répétés trois fois. Il peut être observé que les trois courbes se superposent et qu’elles sont très répétitives, il n’y a donc pas de grande variation. Ceci nous permet de penser que les essais ont été réalisés dans de bonnes conditions et que les courbes obtenues sont exploitables.

Figure 4.1 Courbes contrainte-déformation du PTFE à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s (a) en traction et (b) en compression. Pour chaque essai, trois répétitions ont été effectuées.

Figure 4.2 Courbes contrainte-déformation du TFM à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s (a) en traction et (b) en compression. Pour chaque essai, trois répétitions ont été effectuées.

a. b.

Figure 4.3 Courbes contrainte-déformation du PEEK à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s (a) en traction et (b) en compression. Pour chaque essai, trois répétitions ont été effectuées.

Pour le PTFE et le TFM, il ne semble pas y avoir de relation linéaire entre la déformation appliquée et la contrainte résultante. Pour le PEEK, cette relation semble linéaire jusqu’à une déformation d’environ 1.5 %. Le comportement en traction et en compression n’est également pas le même. Les Figures 4.4a à 4.6a montrent la superposition d’une courbe contrainte- déformation en traction et en compression de chaque matériau pour un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s. Les Figures 4.4b à 4.6b montrent la valeur absolue des déformations transverses en fonction des déformations axiales en traction et en compression. Le PTFE (Figure 4.4a) semble légèrement plus rigide en traction qu’en compression. Pour le TFM (Figure 4.5a), il semblerait que ce soit le contraire. Enfin, pour le PEEK (Figure 4.6a), le comportement semble identique jusqu’à une déformation d’environ 1.5 %. Pour les trois matériaux, on remarque une différence notable du comportement en traction et compression dès que la déformation dépasse quelques pourcents. En ce qui concerne la déformation transverse en fonction de la déformation axiale, on remarque que le rapport entre les deux est pratiquement linéaire en traction et en compression. Le coefficient de Poisson semble plus élevé en traction qu’en compression pour le PTFE et le TFM (Figures 4.4b et 4.5b). Pour le PEEK (Figure 4.6b), il semblerait que ce soit relativement identique. Une cause de ces différences de comportement est qu’il existe probablement une différence de mécanisme de déformation lors de la traction et de la compression. Une autre explication serait peut-être aussi qu’il y a une différence entre les éprouvettes de traction et de

compression car elles n’ont pas été obtenues à partir d’un même diamètre de barre et des mêmes procédés d’usinage.

Figure 4.4 Comparaison des courbes contrainte-déformation et déformation axiale-tranverse en traction et en compression pour le PTFE à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s. (a) Superposition des courbes contrainte-déformation en traction et en compression. (b) Superposition des courbes de la valeur absolue des déformations axiales-transverses en traction et en compression. Le coefficient de Poisson semble relativement constant étant donné qu’il y a une relation linéaire entre la déformation axiale et transverse.

Figure 4.5 Comparaison des courbes contrainte-déformation et déformation axiale-tranverse en traction et en compression pour le TFM à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s. (a) Superposition des courbes contrainte-déformation en traction et en compression. (b) Superposition des courbes de la valeur absolue des déformations axiales-transverses en traction et en compression. Le coefficient de Poisson semble relativement constant étant donné qu’il y a une relation linéaire entre la déformation axiale et transverse.

a. b.

Figure 4.6 Comparaison des courbes contrainte-déformation et déformation axiale-tranverse en traction et en compression pour le PEEK à un taux de déformation de 6.2 x 10-4 /s. (a) Superposition des courbes contrainte-déformation en traction et en compression. (b) Superposition des courbes de la valeur absolue des déformations axiales-transverses en traction et en compression. Le coefficient de Poisson semble relativement constant étant donné qu’il y a une relation linéaire entre la déformation axiale et transverse.