Analyse mécanique : test en flexion

L’essai de flexion apparait adapté à la caractérisation des matériaux fragiles, tels que les

scaffolds céramiques. La flexion trois points est un essai classique permettant la caractérisation du

comportement mécanique d’un matériau. L’essai de flexion à 3 points est un test mécanique

statique, qui fait partie de la famille des essais indépendants du temps. Cet essai permet de

caractériser les propriétés intrinsèques et extrinsèques du matériau étudié. Il s’agit d'une poutre posée sur deux appuis simples et soumise à une charge concentrée, appliquée au milieu de la poutre (Figure III.17). En général, la flexion trois points sert à déterminer quelques caractéristiques

mécaniques d’un matériau, telles que le module de flexion (d’élasticité) et la résistance à la flexion.

II.4.1. Principe

Le principe de l’essai de flexion 3 points consiste à déterminer la charge maximale à la rupture d’un matériau sur deux appuis avec une application de l’effort à mi-distance des appuis à

une vitesse généralement constante sur une éprouvette entaillée ou pas. Cet essai est couramment réalisé sur des éprouvettes en bétons (norme NF EN 12390-5) et céramiques.

Figure III. 17. Schéma du montage de l’essai en flexion à trois points.

Des éprouvettes parrallélédiques sont testées en mode de flexion à trois points à l’aide d’un

banc d’essais mécaniques à vitesse de déformation constante. Un capteur de force et un

extensiomètre enregistrant respectivement la force (F) et l’extension (flèche ∆l) au cours de l’essai, selon la norme ASTM C-674- 88 (1999). Pour les essais de flexion à 3 points (un seul point

d’application de la charge, voir Figure III.17), l’éprouvette parrallélédique repose sur deux appuis

espacés de 10 mm avec une distance d’au moins 3 mm de chaque extrémité. La force (F) est

appliquée au niveau de l’axe central de l’éprouvette (Figure III.17).

L b

Deux appuis Appui fixe

II.4.2. Dispositif expérimental

Le banc d’essai mécanique utilisé pour réaliser ces tests en flexion est le modèle Instron

8821S. Les tests sont réalisés selon la norme ASTM C-674- 88 (1999). L’éprouvette, supportée

comme une poutre est soumise à une flexion au milieu de la portée. La vitesse d’essai a été fixée à

0,5 mm/s. Une photographie du dispositif Instron 8821S est visible sur la Figure III.18Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi statique. Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi stable.

Figure III.18. Vue de la machine Instron 8821S.

II.4.3. Analyse ou réalisation des essais

Le paramètre analysé permettant une comparaison entre les différents matériaux est la résistance à la flexion en MPa. Cette dernière a été déterminée à partir des échantillons en forme de barre (16 mm x 4 mm x 4 mm) testés en flexion à configuration trois points après être coupés en

forme rectangulaire à l’aide de la machine de coupe (SYJ-200 Precision cutting machine MTI-XTI).

La vitesse de la traverse du banc d’essai (Instron 8821S) était de 0,5 mm/s, et la distance entre les

points d’appui externes de 10 mm. Les mesures et l’acquisition des données ont été saisies par un

programme informatique « Merlin » et intégrés dans Excel pour le traitement des fichiers. Pour chaque point, 6 essais de flexion ont été réalisés.

La résistance en flexion de l'échantillon rectangulaire a été calculée selon la formule standard:

Eq.III.1 Où M est la résistance en flexion en MPa;

P est la force appliquée à la rupture en N;

II.4.2. Dispositif expérimental

Le banc d’essai mécanique utilisé pour réaliser ces tests en flexion est le modèle Instron

8821S. Les tests sont réalisés selon la norme ASTM C-674- 88 (1999). L’éprouvette, supportée

comme une poutre est soumise à une flexion au milieu de la portée. La vitesse d’essai a été fixée à

0,5 mm/s. Une photographie du dispositif Instron 8821S est visible sur la Figure III.18Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi statique. Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi stable.

Figure III.18. Vue de la machine Instron 8821S.

II.4.3. Analyse ou réalisation des essais

Le paramètre analysé permettant une comparaison entre les différents matériaux est la résistance à la flexion en MPa. Cette dernière a été déterminée à partir des échantillons en forme de barre (16 mm x 4 mm x 4 mm) testés en flexion à configuration trois points après être coupés en

forme rectangulaire à l’aide de la machine de coupe (SYJ-200 Precision cutting machine MTI-XTI).

La vitesse de la traverse du banc d’essai (Instron 8821S) était de 0,5 mm/s, et la distance entre les

points d’appui externes de 10 mm. Les mesures et l’acquisition des données ont été saisies par un

programme informatique « Merlin » et intégrés dans Excel pour le traitement des fichiers. Pour chaque point, 6 essais de flexion ont été réalisés.

La résistance en flexion de l'échantillon rectangulaire a été calculée selon la formule standard:

Eq.III.1 Où M est la résistance en flexion en MPa;

P est la force appliquée à la rupture en N;

II.4.2. Dispositif expérimental

Le banc d’essai mécanique utilisé pour réaliser ces tests en flexion est le modèle Instron

8821S. Les tests sont réalisés selon la norme ASTM C-674- 88 (1999). L’éprouvette, supportée

comme une poutre est soumise à une flexion au milieu de la portée. La vitesse d’essai a été fixée à

0,5 mm/s. Une photographie du dispositif Instron 8821S est visible sur la Figure III.18Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi statique. Tous les tests ont été effectués à température ambiante et pilotés à une vitesse de déformation quasi stable.

Figure III.18. Vue de la machine Instron 8821S.

II.4.3. Analyse ou réalisation des essais

Le paramètre analysé permettant une comparaison entre les différents matériaux est la résistance à la flexion en MPa. Cette dernière a été déterminée à partir des échantillons en forme de barre (16 mm x 4 mm x 4 mm) testés en flexion à configuration trois points après être coupés en

forme rectangulaire à l’aide de la machine de coupe (SYJ-200 Precision cutting machine MTI-XTI).

La vitesse de la traverse du banc d’essai (Instron 8821S) était de 0,5 mm/s, et la distance entre les

points d’appui externes de 10 mm. Les mesures et l’acquisition des données ont été saisies par un

programme informatique « Merlin » et intégrés dans Excel pour le traitement des fichiers. Pour chaque point, 6 essais de flexion ont été réalisés.

La résistance en flexion de l'échantillon rectangulaire a été calculée selon la formule standard:

Eq.III.1 Où M est la résistance en flexion en MPa;

L est la distance entre les appuis externes en mm; b est la largeur de l’échantillon en mm ;

d est l’épaisseur de l’échantillon en mm.