FR2706613A1 - Method for determining the ductile tear strength of a material - Google Patents

Abstract

In order to determine the ductile tear strength of a material subjected to an increasing tensile load, a rectangular plane test-piece (10) is produced comprising a calibrated notch (14) which has two parallel and bevelled straight edges. This test-piece (10) is placed in a traction (tensile testing) machine in order to apply a load to it in a direction perpendicular to the straight edges of the notch (14). The separation between the edges of the notch is measured using a laser micrometer (24, 26, 28) with plane sweeping. Each separation measurement is acquired, with the value of the load which corresponds to it, when the separation is stabilised. The extension of the test-piece by a given step is then caused.

Description

PROCEDE POUR DETERMINER LA RESISTANCE A LA DECHIRUREMETHOD FOR DETERMINING THE TEAR RESISTANCE

DUCTILE D'UN MATERIAU.DUCTILE OF A MATERIAL.

DESCRIPTIONDESCRIPTION

L'invention concerne un procédé conçu pour déterminer la résistance à la déchirure ductile d'un  The invention relates to a method for determining the ductile tear resistance of a

matériau soumis à une charge de traction croissante.  material subjected to an increasing tensile load.

Lorsqu'une plaque métallique est mise sous  When a metal plate is put under

tension, il est utile de connaître par avance les ris-  tension, it is useful to know in advance the risks

ques de propagation d'une microfissure présente initia-  what propagation of a microcrack present initia-

lement dans la plaque, en fonction de la charge appli-  in the plate, depending on the load applied

quée sur la plaque et de la nature du matériau qui la constitue. Cette connaissance permet notamment de déterminer la taille maximale des défauts préexistants  quée on the plate and the nature of the material which constitutes it. This knowledge makes it possible in particular to determine the maximum size of preexisting defects

admissibles dans les parois d'un réservoir sous pres-  admissible in the walls of a pressure tank

sion. Pour quantifier ce risque, il est connu de procéder à des essais de résistance à la déchirure ductile. Lors de ces essais, on utilise des éprouvettes  if we. To quantify this risk, it is known to carry out ductile tear resistance tests. In these tests, test pieces are used

planes dans lesquelles est réalisée une entaille cali-  planes in which a cali-

brée, qui peut être placée au centre de l'éprouvette et non débouchante ou au contraire débouchante et placée sur un bord de l'éprouvette. Ces essais sont définis  break, which can be placed in the center of the test piece and not through or on the contrary open and placed on an edge of the test piece. These tests are defined

par la norme ASTM E 561.by ASTM E 561 standard.

De façon classique, un essai de résistance à la déchirure ductile d'un matériau consiste à placer une éprouvette plane présentant une entaille calibrée dans une machine de traction. Cette machine permet  Conventionally, a test for the ductile tear resistance of a material consists in placing a flat test piece having a calibrated notch in a tensile machine. This machine allows

d'exercer sur l'éprouvette une traction dont l'ampli-  to exert on the specimen a traction whose ampli-

tude est augmentée progressivement jusqu'à la rupture de l'éprouvette. Au fur et à mesure de l'augmentation de la charge Pi appliquée sur l'éprouvette, la largeur Vi de l'entaille est mesurée. On calcule ensuite, pour chaque couple de valeurs charge Pi, largeur Vi, la demi longueur effective aieff de la fissure et le facteur effectif d'intensité de contrainte Kieff, à partir des équations suivantes, données par la norme ASTM E 561, dans le cas d'une éprouvette à entaille centrale: EVIB |ieffe 2 (aeff)[ Wco -1 coshzYIFYW __ 1+_______ Pi W W zY cos mie /fW | sin miIf / W sinhlrY/[W et KiE = Pi/BW i sie/W avec E = module de Young du matériau Vi = largeur mesurée de l'entaille Pi = charge (en N) B = épaisseur de l'éprouvette W = largeur de l'éprouvette Y = demi largeur initiale de l' entaille aieff = demi longueur de la fissure = coefficient de Poisson La courbe représentative des couples de points aieff et Kieff ainsi obtenus, dite "courbe R",  tude is gradually increased until the test tube ruptures. As the load Pi applied to the specimen increases, the width Vi of the notch is measured. One calculates then, for each couple of values load Pi, width Vi, the effective half length aieff of crack and the effective factor of stress intensity Kieff, from the following equations, given by standard ASTM E 561, in the case of a test piece with central notch: EVIB | ieffe 2 (aeff) [Wco -1 coshzYIFYW __ 1 + _______ Pi WW zY cos mie / fW | sin miIf / W sinhlrY / [W and KiE = Pi / BW i sie / W with E = Young's modulus of the material Vi = measured width of the notch Pi = load (in N) B = thickness of the test piece W = width of the test piece Y = half initial width of the notch aieff = half length of the crack = Poisson's ratio The curve representing the pairs of points aieff and Kieff thus obtained, called "curve R",

permet de déterminer la résistance à la déchirure duc-  determines the tear resistance of the

tile du matériau testé.tile of the tested material.

Les différentes techniques utilisées afin  The different techniques used to

de mesurer la largeur de l'entaille peuvent être sépa-  to measure the width of the notch can be separated

rées en deux catégories, selon que la mesure est effec-  in two categories, depending on whether the measurement is performed

tuée avec ou sans contact.killed with or without contact.

Dans la première catégorie, les mesures sont effectuées au moyen de jauges comprenant deux doigts aptes à venir en appui contre des bords opposes  In the first category, the measurements are carried out by means of gauges comprising two fingers capable of coming to bear against opposite edges

de l'entaille formée dans l'éprouvette.  of the notch formed in the test piece.

Cependant, les mesures réalisées de cette manière sont relativement imprécises, notamment par le  However, measurements made in this way are relatively imprecise, in particular by the

fait que l'allongement de l'éprouvette peut s'accompa-  fact that the elongation of the test piece may be accompanied

gner d'un gauchissement parfois important du plan de celle-ci. En outre, même si les bords de l'entaille réalisée dans l'éprouvette peuvent être biseautés pour limiter cette imprécision, on utilise habituellement une entaille circulaire, de sorte qu'on n'est jamais parfaitement assuré que la mesure effectuée correspond  gain from a sometimes significant warping of the plan thereof. In addition, even if the edges of the notch made in the test piece can be bevelled to limit this inaccuracy, a circular notch is usually used, so that one is never perfectly assured that the measurement carried out corresponds

bien au diamètre de l'entaille.well to the diameter of the notch.

Lorsque les mesures de la largeur de l'en-  When the width measurements of the

taille calibrée sont effectuées sans contact, il s'agit habituellement d'une méthode de mesure directe par suivi optique, dans laquelle un opérateur doit observer en continu lévolution dimensionnelle de l'entaille calibrée au travers d'un oculaire. Si cette méthode est généralement plus précise que la précédente, elle est donc très astreignante et n'élimine pas totalement les  calibrated cuts are carried out without contact, it is usually a direct measurement method by optical tracking, in which an operator must continuously observe the dimensional evolution of the calibrated notch through an eyepiece. If this method is generally more precise than the previous one, it is therefore very demanding and does not completely eliminate the

risques d'erreurs.risk of errors.

L'invention a précisément pour objet un procédé permettant de déterminer d'une manière plus  The subject of the invention is precisely a method for determining more precisely

précise, moins pénalisante et plus sûre que les techni-  precise, less penalizing and safer than technical

ques antérieures la résistance à la déchirure ductile  than previous ductile tear resistance

d'un matériau soumis à une charge de traction crois-  of material subject to increasing tensile load

sante.health.

Conformément à l'invention, ce résultat est  According to the invention, this result is

obtenu au moyen d'un procédé pour déterminer la résis-  obtained by a method for determining the resistance

tance à la déchirure ductile d'un matériau soumis à une charge de traction croissante, selon lequel: - on place dans une machine de traction une éprouvette  tensile strength of a material subjected to an increasing tensile load, according to which: - a test piece is placed in a tensile machine

plane dans laquelle est réalisée une entaille cali-  plane in which a cali-

brée; - on soumet cette éprouvette à une charge de traction croissante; et - on mesure la largeur de l'entaille dans la direction d'application de la charge, caractérisé par le fait qu'on utilise une éprouvette présentant une entaille pourvue de deux bords droits opposés parallèles et biseautés, dont on mesure l'écar- tement, correspondant à ladite largeur, au moyen d'un  brée; - This test piece is subjected to an increasing tensile load; and - the width of the notch is measured in the direction of application of the load, characterized in that a test piece is used having a notch provided with two opposite parallel and bevelled straight edges, the extent of which is measured corresponding to said width, by means of a

micromètre laser à balayage de plan.  plane scanning laser micrometer.

L'utilisation d'un micromètre laser à balayage de plan pour mesurer la largeur de l'entaille permet d'effectuer une mesure indirecte sans contact particulièrement précise, sans nécessiter la présence d'un opérateur en dehors des phases de préparation  The use of a plane scanning laser micrometer to measure the width of the notch makes it possible to perform a particularly precise indirect measurement without contact, without requiring the presence of an operator outside the preparation phases.

d'essai et de démontage. Cette technique permet notam-  test and disassembly. This technique allows in particular

ment d'assurer l'exactitude de la mesure même lorsqu'il se produit un fort gauchissement de l'éprouvette sous l'effet de la charge qui lui est appliquée. En outre, du fait que la mesure est effectuée sur une entaille présentant deux bords droits parallèles et biseautés, la précision est sensiblement plus élevée que lorsqu'on utilise une éprouvette présentant une entaille de forme circulaire. Dans une mise en oeuvre préférentielle de l'invention, on augmente la charge de traction par paliers, en imposant à l'éprouvette des allongements de  ment to ensure the accuracy of the measurement even when there is a strong warping of the test piece under the effect of the load applied to it. In addition, since the measurement is carried out on a notch having two parallel and bevelled straight edges, the accuracy is substantially higher than when using a test piece having a notch of circular shape. In a preferred implementation of the invention, the tensile load is increased in stages, by imposing on the test piece elongations of

pas constants.not constant.

Plus précisément, on mesure en permanence l'écartement entre les bords opposés de l'entaille et la charge appliquée sur l'éprouvette et on attend la stabilisation de l'écartement mesuré pour procéder à  More precisely, the distance between the opposite edges of the notch and the load applied to the test piece is constantly measured and the stabilization of the distance measured is awaited before proceeding to

l'acquisition de cet écartement et de la charge appli-  the acquisition of this spacing and of the load applied

quée sur l'éprouvette, puis pour commander l'augmenta-  quée on the test tube, then to order the increase-

tion de cette charge.tion of this charge.

Avantageusement, on utilise une éprouvette plane dans laquelle est réalisée une entaille centrale non débouchante, de forme oblongue, présentant des  Advantageously, a flat test tube is used in which a non-emerging central notch is produced, of oblong shape, having

bords droits, biseautés sur les deux faces de l'éprou-  straight edges, bevelled on both sides of the test piece

vette, à section en forme de V. Par ailleurs, on utilise un micromètre  vette, with a V-shaped section. In addition, a micrometer is used

laser qui comprend un émetteur et un récepteur indépen-  laser which includes an independent transmitter and receiver

dants disposés de part et d'autre de l'éprouvette,  dants arranged on either side of the test piece,

ainsi que des moyens de réglage d'alignement de l'émet-  as well as means for adjusting the alignment of the transmitter

teur et du récepteur.and receiver.

On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une mise en oeuvre préférentielle du procédé conforme à l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement, représentant une éprouvette plane  We will now describe, by way of nonlimiting example, a preferred implementation of the method according to the invention, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a perspective view, with cutaway, showing a flat test tube

apte à être soumise à l'essai de résistance à la déchi-  suitable for being subjected to the tear resistance test

rure ductile conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue en perspective  ductile reinforcement according to the invention; and - Figure 2 is a perspective view

illustrant schématiquement l'appareil d'essai utilisa-  schematically illustrating the test apparatus used

ble pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'in-  ble for implementing the process according to the

vention. Lorsqu'on désire déterminer la résistance à  vention. When you want to determine resistance to

la déchirure ductile d'un matériau métallique, on réa-  ductile tearing of a metallic material, one realizes

lise tout d'abord dans ce matériau une éprouvette plane  first read in this material a flat test tube

telle qu'illustrée sur la figure 1. Cette éprou-  as shown in Figure 1. This test

vette, de forme rectangulaire, comporte à proximité de  vette, rectangular in shape, has near

chacun de ses bords de plus petite longueur deux ran-  each of its edges of shorter length two ran-

gées de trous 12 permettant son accrochage sur la ma-  holes 12 allowing its attachment to the ma-

chine d'essai. Elle a une épaisseur de 2 mm pour une  test china. It has a thickness of 2 mm for a

longueur de 600 mm et une largeur de 200 mm.  length of 600 mm and width of 200 mm.

En outre, l'éprouvette 10 présente en son centre une entaille calibrée 14, de forme oblongue, qui comporte deux bords droits opposés, parallèles entre  In addition, the test piece 10 has in its center a calibrated notch 14, of oblong shape, which has two opposite straight edges, parallel between

eux et aux petits côtés du rectangle formé par l'éprou-  them and on the short sides of the rectangle formed by the test-

vette 10. Les extrémités de l'entaille calibrée 14 sont délimitées par deux bords semi-circulaires qui relient entre eux les bords parallèles précités. Les bords droits comme les bords semi- circulaires de l'entaille calibrée 14 sont biseautés sur les deux faces de l'éprouvette, de façon à présenter en section la forme d'un V dont la pointe est située dans le plan médian de l'éprouvette 10. Initialement, l'entaille calibrée 14 présente entre ses bords droits parallèles une largeur  vette 10. The ends of the calibrated notch 14 are delimited by two semi-circular edges which connect the above-mentioned parallel edges to each other. The straight edges like the semicircular edges of the calibrated notch 14 are bevelled on the two faces of the test piece, so as to present in section the shape of a V whose point is located in the median plane of the test piece 10. Initially, the calibrated notch 14 has a width between its parallel straight edges

prédéterminée, par exemple de 5 mm.  predetermined, for example 5 mm.

L'entaille calibrée 14 est complétée, selon son axe longitudinal, par deux fentes 16 de faible  The calibrated notch 14 is completed, along its longitudinal axis, by two slots 16 of low

largeur, réalisées par exemple à la scie, qui consti-  width, made for example with a saw, which

tuent des amorces de fissuration également calibrées.  kill also calibrated crack initiators.

Avant l'essai proprement dit, l'éprouvette plane 10 fait l'objet d'une préfissuration. Pour cela, elle est placée dans la machine de traction qui sera utilisée ultérieurement au cours de l'essai et elle est  Before the actual test, the flat specimen 10 is subject to pre-cracking. For this, it is placed in the traction machine which will be used later during the test and it is

soumise à un cycle de traction, par exemple sinusoïdal.  subjected to a traction cycle, for example sinusoidal.

Au cours de ce cycle, une charge correspondant à envi-  During this cycle, a charge corresponding to approx.

ron 10 % de la charge maximale qui sera appliquée au cours de l'essai est appliquée, puis relâchée un grand nombre de fois. Cette opération a pour effet d'amorcer la fissuration de l'éprouvette, d'une manière  10% of the maximum load which will be applied during the test is applied and then released a large number of times. This operation has the effect of initiating cracking of the test piece, in a way

contrôlée, dans le prolongement des fentes 16.  controlled, in line with the slots 16.

L'essai de résistance à la déchirure duc-  The tear resistance test duc-

tile du matériau métallique dans lequel est réalisée  tile of the metallic material in which is made

l'éprouvette 10 peut ensuite être effectué.  the test piece 10 can then be carried out.

Avant de décrire le procédé de mise en oeuvre de cet essai, on décrira l'installation utilisée  Before describing the process for carrying out this test, the installation used will be described

en se référant à la figure 2.referring to figure 2.

Cette installation comprend tout d'abord  This installation includes first

une machine de traction servo-hydraulique (non repré-  a servo-hydraulic traction machine (not shown

sentée) permettant d'appliquer sur l'éprouvette 10 une charge de traction pouvant atteindre 100 kN. Cette  sensed) allowing a tensile load of up to 100 kN to be applied to the test piece 10. This

machine de traction comprend notamment un vérin permet-  traction machine includes in particular a jack allowing

tant d'appliquer la charge désirée et une cellule de  both apply the desired charge and a cell of

mesure permettant de mesurer cette charge avec préci-  measure to measure this load with precision

sion.if we.

Comme l'illustre la figure 2, les extrémi-  As illustrated in Figure 2, the extremi-

tés de l'éprouvette 10 adjacentes aux petits côtés de celle-ci sont reliées à la machine de traction par des chapes 18. Plus précisément, les trous 12 qui sont  tees of the test piece 10 adjacent to the short sides thereof are connected to the traction machine by yokes 18. More specifically, the holes 12 which are

formés dans les extrémités de l'éprouvette 10 permet-  formed in the ends of the test tube 10 allows

tent d'emprisonner chaque extrémité entre deux barret-  try to trap each end between two barrets-

tes 20, par exemple à l'aide de boulons (non représen-  tes 20, for example using bolts (not shown

tés). De plus, chacune des chapes 18 est articulée par un axe 22 sur l'une des paires de barrettes 20 fixées à  your). In addition, each of the yokes 18 is articulated by a pin 22 on one of the pairs of bars 20 fixed to

l'extrémité correspondante de l'éprouvette 10.  the corresponding end of the test piece 10.

L'appareil d'essai comprend en outre un  The test apparatus further includes a

micromètre laser à balayage de plan permettant d'effec-  scanning plane laser micrometer for performing

tuer, par une méthode indirecte sans contact, une me-  kill, by an indirect contactless method, a

sure de la largeur de l'entaille 14 dans la direction  sure of the width of the notch 14 in the direction

d'application de la charge.of application of the load.

Comme l'illustre la figure 2, ce micromètre laser à balayage de plan comprend un émetteur 24, un  As illustrated in FIG. 2, this plane scanning laser micrometer comprises a transmitter 24, a

récepteur 26 et un circuit électronique 28 de condi-  receiver 26 and an electronic circuit 28 of condi-

tionnement du signal délivré par le récepteur 26.  operation of the signal delivered by the receiver 26.

L'émetteur 24 et le récepteur 26 sont dis-  The transmitter 24 and the receiver 26 are

posés de part et d'autre de l'éprouvette 10, en face de  placed on either side of the test piece 10, opposite

l'entaille 14, et ils sont indépendants l'un de l'au-  notch 14, and they are independent of each other

tre, de façon telle que leur alignement puisse être réglé sans qu'il existe de liaison mécanique directe  be, so that their alignment can be adjusted without there being a direct mechanical connection

entre eux. Plus précisément, l'émetteur 24 et le récep-  between them. More specifically, the transmitter 24 and the receiver

teur 26 sont montés sur un bâti (non représenté) par  tor 26 are mounted on a frame (not shown) by

l'intermédiaire de moyens de réglage d'alignement auto-  through self alignment adjustment means

risant un déplacement séparé de l'émetteur et du récep-  risking a separate movement of the transmitter and the receiver

teur par rapport au bâti.tor with respect to the frame.

Comme l'illustre schématiquement la figure 1, l'émetteur 24 comprend une diode laser 30 qui éclaire un miroir octogonal rotatif 32 dont l'axe de  As shown schematically in Figure 1, the transmitter 24 includes a laser diode 30 which illuminates a rotating octagonal mirror 32 whose axis of

rotation est parallèle à l'axe longitudinal de l'en-  rotation is parallel to the longitudinal axis of the

taille 14. Plus précisément, la diode laser 30 éclaire le miroir octogonal rotatif 32 selon une direction  size 14. More precisely, the laser diode 30 illuminates the rotating octagonal mirror 32 in a direction

orthogonale à l'axe de rotation de ce dernier. Le mi-  orthogonal to the latter's axis of rotation. The mid-

roir octogonal rotatif 32 renvoie le faisceau émis par la diode laser 30, dans un plan perpendiculaire à son  octagonal rotary black 32 returns the beam emitted by the laser diode 30, in a plane perpendicular to its

axe de rotation, vers un miroir réflecteur 34.  axis of rotation, towards a reflecting mirror 34.

Sous l'effet de la rotation du miroir octo-  Under the effect of the rotation of the octo- mirror

gonal 32, le faisceau venant heurter le miroir réflec-  gonal 32, the beam striking the reflective mirror

teur 34 effectue un balayage dans le plan précité à  tor 34 performs a scan in the aforementioned plane at

chaque fois qu'une facette du miroir octogonal 32 dé-  whenever a facet of the octagonal mirror 32 de-

file devant la diode laser 30. Etant donné que le miroir 34 est perpendiculaire à ce plan de balayage, le faisceau réfléchi par ce miroir 34 effectue lui aussi un balayage dans ce plan lors de la rotation du miroir octogonal 32. L'orientation du miroir réflecteur 34 est telle que les faisceaux coplanaires renvoyés par ce miroir oscillent autour d'un axe perpendiculaire au plan de l'éprouvette 10 et passent sensiblement au  file in front of the laser diode 30. Since the mirror 34 is perpendicular to this scanning plane, the beam reflected by this mirror 34 also performs a scanning in this plane during the rotation of the octagonal mirror 32. The orientation of the mirror reflector 34 is such that the coplanar beams returned by this mirror oscillate around an axis perpendicular to the plane of the specimen 10 and pass substantially to the

centre de l'entaille 14.center of notch 14.

Les faisceaux coplanaires renvoyés par le miroir réflecteur 34 traversent ensuite une optique collimatrice 36 qui dirige vers la face correspondante de l'éprouvette 10 des faisceaux coplanaires parallèles F comme l'illustre la figure 2, du fait de la rotation  The coplanar beams returned by the reflecting mirror 34 then pass through a collimating optic 36 which directs parallel coplanar beams F as illustrated in FIG. 2 towards the corresponding face of the test piece 10, due to the rotation

du miroir octogonal 32.of the octagonal mirror 32.

Plus précisément, les faisceaux parallèles F sortant de l'émetteur 24 sont contenus dans un plan perpendiculaire à la face en vis-à-vis de l'éprouvette  More precisely, the parallel beams F leaving the emitter 24 are contained in a plane perpendicular to the face opposite the specimen

et passant par l'axe longitudinal de cette éprou-  and passing through the longitudinal axis of this test

vette, qui correspond à la direction d'application de la charge par la machine de traction dans laquelle  vette, which corresponds to the direction of application of the load by the traction machine in which

l'éprouvette est montée. De plus, les faisceaux F pa-  the test piece is mounted. In addition, the beams F pa-

rallèles et coplanaires issus de l'émetteur 24 balayent  parallel and coplanar from the transmitter 24 sweep

cette face de l'éprouvette 10 sur une largeur sensible-  this face of the test piece 10 over a substantial width-

ment supérieure à la largeur de l'entaille 14. Etant  greater than the width of the notch 14. Being

donné que ce balayage est sensiblement centré sur l'en-  given that this scanning is substantially centered on the

taille 14, les faisceaux F issus de l'émetteur 24 ba-  size 14, the beams F from the transmitter 24 ba-

layent donc l'entaille 14 sur toute sa largeur.  lay the notch 14 over its entire width.

Le récepteur 26 comporte quant à lui une lentille de focalisation 38 qui reçoit les faisceaux parallèles et coplanaires ayant traversé l'entaille 14 et les focalise sur un capteur photosensible 40. Le  The receiver 26 includes a focusing lens 38 which receives the parallel and coplanar beams having passed through the notch 14 and focuses them on a photosensitive sensor 40. The

capteur photosensible 40 transforme les signaux opti-  photosensitive sensor 40 transforms optical signals

ques qu'il reçoit en signaux électriques qui sont transmis du récepteur 26 au circuit de conditionnement  that it receives in electrical signals which are transmitted from the receiver 26 to the conditioning circuit

28 par un conducteur électrique 42.-  28 by an electrical conductor 42.-

Le circuit de conditionnement 28 comporte un circuit de mise en forme 44, dans lequel le signal  The conditioning circuit 28 includes a shaping circuit 44, in which the signal

issu du capteur photosensible est traité. Plus précisé-  from the photosensitive sensor is processed. More precise-

ment, le traitement effectué dans le circuit de mise en forme 44 est tel qu'à chaque balayage du faisceau F issu de l'émetteur 24, le circuit de mise en forme 44 émette deux impulsions (comptages C1, C2) correspondant respectivement au balayage de chacun des bords droits de l'entaille 14 par le faisceau. Le décalage dans le temps entre ces deux impulsions est donc représentatif  ment, the processing carried out in the shaping circuit 44 is such that each time the beam F from the emitter 24 is scanned, the shaping circuit 44 emits two pulses (counts C1, C2) corresponding respectively to the scanning of each of the straight edges of the notch 14 by the beam. The time difference between these two pulses is therefore representative

de la largeur de l'entaille 14.the width of the notch 14.

Pour permettre de mesurer ce décalage, le  To allow this offset to be measured, the

circuit de conditionnement 28 comprend de plus un comp-  conditioning circuit 28 further comprises a comp-

teur d'impulsions 46 dont la base de temps est fournie  pulse generator 46 whose time base is supplied

par une horloge rapide 48 (par exemple à 40 MHz).  by a fast clock 48 (for example at 40 MHz).

L'origine de comptage du compteur d'impulsions 46 est synchronisée par rapport à un signal de synchronisation  The counting origin of the pulse counter 46 is synchronized with respect to a synchronization signal

émis par une photodiode 50 placée dans l'émetteur 24.  emitted by a photodiode 50 placed in the emitter 24.

De façon plus précise, la photodiode 50 est placée dans l'émetteur 24 de façon à capter un faisceau émis par la diode laser 30 et réfléchi successivement par le miroir octogonal 32 et par le miroir réflecteur 34, à chaque nouveau balayage provoqué par l'arrivée d'une nouvelle facette du miroir 32 en face de la diode laser 30. La  More precisely, the photodiode 50 is placed in the emitter 24 so as to pick up a beam emitted by the laser diode 30 and reflected successively by the octagonal mirror 32 and by the reflective mirror 34, with each new scan caused by the arrival of a new facet of the mirror 32 opposite the laser diode 30. The

photodiode 50 transforme ce faisceau en un signal élec-  photodiode 50 transforms this beam into an electric signal

trique de synchronisation qui est transmis par un conducteur électrique 52 au compteur d'impulsions 46,  synchronization plate which is transmitted by an electrical conductor 52 to the pulse counter 46,

au travers d'un circuit de mise en forme 54. Le comp-  through a shaping circuit 54. The comp-

tage de l'impulsion de synchronisation correspondante est désignée par la référence Co.  tage of the corresponding synchronization pulse is designated by the reference Co.

Si l'on désigne par M un facteur de compen-  If we denote by M a compensating factor

sation proportionnel à la vitesse de rotation du moteur entraînant à vitesse constante le miroir octogonal  proportional to the speed of rotation of the motor driving the octagonal mirror at constant speed

rotatif 32 et par a2 et al des coefficients de compen-  rotary 32 and by a2 et al of the compensation coefficients

sation de l'incidence du faisceau focalisé F pour cha-  sation of the incidence of the focused beam F for each

cun des bords de l'entaille 14 formée dans l'éprou-  one of the edges of the notch 14 formed in the test

vette, la largeur Vi de cette entaille est donnée par la formule suivante: Vi = [a2+M(C2-C)]-[+M(C-C)] soit Vi = a2-a1+M(C2-Cl) La précision de mesure de l'installation qui vient d'être décrite en se référant à la figure 2  vette, the width Vi of this notch is given by the following formula: Vi = [a2 + M (C2-C)] - [+ M (CC)] or Vi = a2-a1 + M (C2-Cl) The precision for measuring the installation which has just been described with reference to FIG. 2

est d'environ 10-3 mm et la résolution de 10-4 mm.  is approximately 10-3 mm and the resolution 10-4 mm.

L'échantillonnage pour l'acquisition d'une mesure varie  The sampling for the acquisition of a measurement varies

entre 2,5 et 20 ms selon qu'on effectue cette acquisi-  between 2.5 and 20 ms depending on whether this acquisition is

tion sur un balayage unique ou en calculant la moyenne sur un nombre de balayages successifs pouvant dépasser  tion on a single scan or by averaging over a number of successive scans that can exceed

500. Il est à noter que la stabilité de la mesure aug-  500. It should be noted that the stability of the measurement increases

mente au détriment de la vitesse d'acquisition lorsqu'on augmente le nombre des mesures servant à établir la valeur mesurée. Cette dernière est ensuite transmise par une interface de sortie 56 du circuit de conditionnement 28 à un micro-ordinateur 58 qui assure  lies at the expense of the acquisition speed when the number of measurements used to establish the measured value is increased. The latter is then transmitted by an output interface 56 of the conditioning circuit 28 to a microcomputer 58 which ensures

le traitement des données acquises lors des essais.  the processing of data acquired during the tests.

De façon plus précise, le micro-ordinateur 58 reçoit en permanence les données fournies par le micromètre laser qui vient d'être décrit en se référant à la figure 2 ainsi que les signaux de charge fournis par la cellule de mesure de la machine de traction sur  More precisely, the microcomputer 58 permanently receives the data supplied by the laser micrometer which has just been described with reference to FIG. 2 as well as the load signals supplied by the measurement cell of the traction machine sure

laquelle est montée l'éprouvette 10.  which the test piece 10 is mounted on.

Lorsqu'un essai est réalisé, l'éprouvette 10 est mise en tension à la valeur initiale choisie pour la charge de traction et le micromètre laser est actionné de façon à faire traverser l'entaille calibrée 14 dans le sens de sa largeur par la partie centrale des faisceaux coplanaires parallèles F sortant de l'émetteur 24. Les signaux représentatifs de la largeur de l'entaille 14, engendrés par le circuit de conditionnement 28 à partir des signaux délivrés par le capteur photosensible 40, sont transmis en permanence  When a test is carried out, the test piece 10 is tensioned at the initial value chosen for the tensile load and the laser micrometer is actuated so as to pass through the calibrated notch 14 in the direction of its width by the part central parallel coplanar beams F leaving the transmitter 24. The signals representative of the width of the notch 14, generated by the conditioning circuit 28 from the signals delivered by the photosensitive sensor 40, are continuously transmitted

au micro-ordinateur 58.microcomputer 58.

Le micro-ordinateur effectue notamment un test de stabilité de la largeur de l'entaille calibrée 14. Lorsque la mesure de cette largeur acquise par le circuit de conditionnement 28 est stabilisée (ce qui signifie que la propagation de la fissure est stoppée), un couple de données correspondant à la valeur de la charge Pi de traction appliquée sur l'éprouvette 10 et à la largeur mesurée Vi de l'entaille 14 est alors acquis par l'ordinateur 58. Ce dernier envoie ensuite à  The microcomputer performs in particular a stability test of the width of the calibrated notch 14. When the measurement of this width acquired by the conditioning circuit 28 is stabilized (which means that the propagation of the crack is stopped), a data pair corresponding to the value of the tensile load Pi applied to the test piece 10 and to the measured width Vi of the notch 14 is then acquired by the computer 58. The latter then sends to

la machine de traction un signal commandant une augmen-  the traction machine a signal controlling an increase

tation de l'écartement entre les chapes 18 d'un pas prédéterminé. La machine de traction est donc pilotée  tation of the spacing between the yokes 18 by a predetermined pitch. The traction machine is therefore controlled

de telle sorte que l'augmentation de la charge de trac-  so that the increase in the load of trac-

tion s'effectue par paliers, en imposant à l'éprouvette  tion is carried out in stages, imposing on the specimen

des allongements de pas constants.constant step lengthening.

Le programme d'acquisition des données et de pilotage de la machine de traction est itéré jusqu'à la rupture de l'éprouvette 10. En fin d'essai on obtient donc un fichier d'acquisition des valeurs de la charge de traction Pi appliquée sur l'éprouvette et de  The data acquisition and control program for the traction machine is iterated until the test piece 10 breaks. At the end of the test, therefore, an acquisition file of the values of the applied traction load Pi is obtained. on the test tube and

la largeur correspondante Vi de l'entaille calibrée 14.  the corresponding width Vi of the calibrated notch 14.

Ce fichier comporte de 20 à 200 couples de données  This file contains 20 to 200 pairs of data

selon les essais.according to tests.

Les équations (1) et (2) données par la  Equations (1) and (2) given by the

norme ASTM E 561 permettent à l'ordinateur 58 de calcu-  ASTM E 561 standards allow computer 58 to calculate

ler la demi longueur effective aieff de la fissure induite dans l'éprouvette et le facteur effectif d'intensité de contrainte Kieff, en fonction des caractéristiques dimensionnelles de l'éprouvette, du matériau qui la constitue et des mesures effectuée par l'installation décrite précédemment. A partir des valeurs ainsi calculées, il devient possible de tracer la courbe déterminée par l'ensemble des points  1st the effective half-length aieff of the crack induced in the test-piece and the effective stress intensity factor Kieff, according to the dimensional characteristics of the test-piece, of the material which constitutes it and of the measurements carried out by the installation described previously . From the values thus calculated, it becomes possible to draw the curve determined by the set of points

correspondants, dite "courbe R".corresponding, called "curve R".

Par rapport aux procédés classiques utili-  Compared to conventional methods used

sés pour déterminer la résistance à la déchirure duc-  to determine the tear resistance of the

tile d'un matériau, le procédé conforme à l'invention qui vient d'être décrit présente des avantages marqués qui concernent notamment l'automatisation de l'essai, sa fiabilité, la précision des mesures ainsi que la  tile of a material, the process according to the invention which has just been described has marked advantages which relate in particular to the automation of the test, its reliability, the precision of the measurements as well as the

simplicité des moyens utilisés.simplicity of the means used.

Ainsi, la technique d'instrumentation dé-  Thus, the instrumentation technique de-

crite, couplée à une acquisition numérique des données, rend l'essai totalement autonome en dehors des phases  crite, coupled with digital data acquisition, makes the test completely autonomous outside the phases

de préparation et de démontage qui requièrent la pré-  preparation and disassembly which require pre-

sence d'un opérateur. L'acquisition directe des valeurs  sence of an operator. Direct acquisition of securities

par l'installation permet d'éliminer les risques d'er-  installation eliminates the risk of er-

reurs lors de la saisie des mesures. De plus, le pilo-  errors when entering measurements. In addition, the pilo-

tage de l'essai est réalisé avec une plus grande préci-  The test is carried out with greater precision.

sion grâce au test continu de stabilité de la fissure.  sion thanks to the continuous crack stability test.

En outre, la sensibilité de la mesure peut être amélio-  In addition, the sensitivity of the measurement can be improved.

rée en utilisant la mesure d'ouverture comme paramètre d'asservissement direct de l'essai. Le dépouillement  using the aperture measurement as a direct control parameter of the test. Counting

des résultats est également simplifié et surtout accé-  results is also simplified and above all acces-

léré, les résultats d'essai étant disponibles sans  light, the test results being available without

risque d'erreur dès la fin de l'essai.  risk of error at the end of the test.

Par ailleurs, les résultats d'essai sont reproductibles. En effet, la stabilité de la fissure est garantie par un test quantifié et ne dépend plus de  Furthermore, the test results are reproducible. Indeed, the stability of the crack is guaranteed by a quantified test and does not depend any more on

la subjectivité de l'opérateur. En outre, l'exploita-  the operator's subjectivity. In addition, the exploita-

tion des mesures intègre directement la zone plastique qui se trouve à la pointe de la fissure et dans laquelle le matériau se trouve en état de déformation,  tion of the measurements directly integrates the plastic zone which is at the tip of the crack and in which the material is in a deformation state,

sans aller jusqu'à la rupture, contrairement à une mé-  without going as far as breaking, unlike a

thode directe de mesure de longueur de fissure, qui ne prend pas en compte cette zone. De plus, la mesure effectuée conformément à l'invention est moins sensible qu'une mesure optique directe aux phénomènes locaux qui peuvent se produire en pointe de fissure. Par ailleurs, la mesure est représentative d'un état moyen d'avancée de la fissure sur l'ensemble du front de propagation, qui peut être sensiblement différent des observations  direct crack length measurement method, which does not take this area into account. In addition, the measurement carried out in accordance with the invention is less sensitive than a direct optical measurement to local phenomena which may occur at the crack tip. In addition, the measurement is representative of an average state of advance of the crack on the whole of the front of propagation, which can be appreciably different from the observations

effectuées à la surface de l'éprouvette.  performed on the surface of the test piece.

La sensibilité de la mesure effectuée est liée à la haute résolution du micromètre laser (environ  The sensitivity of the measurement carried out is linked to the high resolution of the laser micrometer (approximately

10-4 mm), ce qui permet de mesurer la longueur de fis-  10-4 mm), which allows the length of the fis-

sure avec une précision de l'ordre de 0,1 mm. La stabi-  sure with an accuracy of the order of 0.1 mm. The stabili-

lité de la fissure est également plus facile à évaluer et l'acquisition digitale des données permet de ne pas  the crack is also easier to assess and digital data acquisition does not

dégrader la précision des mesures. Par rapport aux mé-  degrade the accuracy of the measurements. Compared to

thodes classiques utilisant un capteur à jauge exten-  conventional methods using an extended gauge sensor

siométrique et une entaille circulaire, on réalise une  siometric and a circular notch, one realizes a

mesure plus précise car les points de mesure sont réel-  more precise measurement because the measurement points are real-

lement ponctuels et la mesure est indépendante du  punctual and the measurement is independent of

déplacement relatif des lèvres de la fissure. L'instal-  relative displacement of the lips of the crack. The instal-

lation utilisée pour réaliser l'essai peut être égale-  lation used to perform the test may be equal to

ment utilisée sans aucun démontage pour effectuer la préfissuration en fatigue avant essai, en profitant de la sensibilité de la mesure pour fixer l'arrêt de la préfissuration. Enfin, il est à noter que le procédé selon l'invention peut être utilisé sur des éprouvettes à  ment used without any disassembly to perform pre-cracking before testing, taking advantage of the sensitivity of the measurement to fix the end of pre-cracking. Finally, it should be noted that the method according to the invention can be used on test pieces with

entaille latérale, l'installation utilisée comportant alors deux têtes de mesure. En outre, des montages5 anti-voilage très rigides peuvent être associés à l'éprouvette sans affecter les mesures.  lateral notch, the installation used then comprising two measuring heads. In addition, very rigid anti-fogging assemblies5 can be associated with the test piece without affecting the measurements.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la résistance à la déchirure ductile d'un matériau soumis à une charge de traction croissante, selon lequel: - on place dans une machine de traction une éprouvette plane (10) dans laquelle est réalisée une entaille calibrée (14); - on soumet cette éprouvette à une charge de traction croissante; et - on mesure la largeur de l'entaille dans la direction d'application de la charge, caractérisé par le fait qu'on utilise une éprouvette (10) présentant une entaille (14) pourvue de deux bords droits opposés parallèles et biseautés, dont on mesure l'écartement, correspondant à ladite largeur, au moyen  1. Method for determining the ductile tear resistance of a material subjected to an increasing tensile load, according to which: - a flat test piece (10) is placed in a tensile machine in which a calibrated notch (14) is produced ; - This test piece is subjected to an increasing tensile load; and - the width of the notch is measured in the direction of application of the load, characterized in that a test piece (10) is used having a notch (14) provided with two opposite parallel and bevelled straight edges, of which the distance, corresponding to said width, is measured by means d'un micromètre laser (24,26,28) à balayage de plan.  of a plane scanning laser micrometer (24, 26, 28). 2. Procédé selon la revendication 1, carac-  2. Method according to claim 1, charac- térisé par le fait qu'on augmente la charge de traction  terrified by the fact that the tensile load is increased par paliers, en imposant à l'éprouvette (10) des allon-  in stages, by imposing on the test piece (10) gements de pas constants.constant steps. 3. Procédé selon la revendication 2, carac-  3. Method according to claim 2, charac- térisé par le fait qu'on mesure en permanence l'écarte-  terrified by the fact that the gap is constantly measured ment entre les bords opposés de l'entaille (14) et la charge appliquée sur l'éprouvette (10) et par le fait qu'on attend la stabilisation de l'écartement mesuré pour procéder à l'acquisition de cet écartement et de  ment between the opposite edges of the notch (14) and the load applied to the test piece (10) and by the fact that we await the stabilization of the measured spacing to proceed with the acquisition of this spacing and la charge appliquée sur l'éprouvette, puis pour comman-  the load applied to the test piece, then to control der l'augmentation de cette charge.der the increase in this load. 4. Procédé selon l'une quelconque des re-  4. Method according to any one of the re- vendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on utilise une éprouvette plane (10) dans laquelle est réalisée une entaille centrale non débouchante (14), de forme oblongue, présentant des bords droits biseautés sur les deux faces de l'éprouvette, à section en forme de V.  previous vendications, characterized in that a flat test piece (10) is used in which a non-emerging central notch (14) is produced, of oblong shape, having straight bevelled edges on both sides of the test piece, with cross-section V-shaped 5. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on utilise un micromètre laser comprenant un émetteur et un récepteur indépendants, disposés de part et d'autre5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that a laser micrometer is used comprising an independent transmitter and receiver, arranged on either side de l'éprouvette (10), et des moyens de réglage d'ali- gnement de l'émetteur et du récepteur.  of the test piece (10), and means of adjusting the alignment of the transmitter and the receiver.