FR2792412A1 - Test piece mechanical testing in an autoclave to determine axial strain with the test piece and measurement sensors placed within the autoclave and the sensor output fed outside of the autoclave to give improved accuracy - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif et un procédé d'essai mécanique sur uneThe invention relates to a device and a method for mechanical testing on a
éprouvette, à l'intérieur d'une enceinte autoclave. En particulier, l'invention s'applique à des essais de traction effectués dans une enceinte autoclave permettant de reconstituer les conditions régnant dans le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. test tube, inside an autoclave enclosure. In particular, the invention applies to tensile tests carried out in an autoclave enclosure making it possible to reconstruct the conditions prevailing in the primary circuit of a pressurized water nuclear reactor.
Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent générale- Pressurized water nuclear reactors generally include-
ment une cuve renfermant le coeur du réacteur nucléaire et un circuit pri- a vessel containing the core of the nuclear reactor and a primary circuit
maire assurant la circulation d'eau sous pression de refroidissement du mayor ensuring the circulation of water under cooling pressure of the
réacteur nucléaire en contact avec le coeur du réacteur nucléaire. nuclear reactor in contact with the core of the nuclear reactor.
L'eau de refroidissement circulant à l'intérieur du circuit primaire du réacteur nucléaire est à une température voisine de 315 C et à une pression The cooling water circulating inside the primary circuit of the nuclear reactor is at a temperature close to 315 C and at a pressure
de 155 bars.of 155 bars.
Les aciers constituant les différentes parties du circuit primaire, de la cuve et de ses équipements internes subissent pendant le fonctionnement The steels constituting the different parts of the primary circuit, the tank and its internal equipment undergo during operation
du réacteur nucléaire des contraintes mécaniques et thermiques et les ca- of the nuclear reactor mechanical and thermal constraints and the
ractéristiques mécaniques de ces aciers sont elles-mêmes influencées par les conditions régnant dans le circuit primaire du réacteur nucléaire. De plus, l'eau ou la vapeur à très haute température ainsi que des additifs incorporés The mechanical characteristics of these steels are themselves influenced by the conditions prevailing in the primary circuit of the nuclear reactor. In addition, water or steam at very high temperatures as well as incorporated additives
à l'eau de refroidissement du réacteur nucléaire peuvent entraîner des phé- to the cooling water of the nuclear reactor can cause phe-
nomènes de corrosion et en particulier des phénomènes de corrosion sous contrainte qui limitent la tenue des matériaux dans le circuit primaire du nomenes of corrosion and in particular stress corrosion phenomena which limit the behavior of materials in the primary circuit of
réacteur nucléaire.nuclear reactor.
Le choix et le contrôle des matériaux métalliques du circuit primaire d'un réacteur nucléaire nécessitent de mettre en oeuvre des procédés d'essais et en particulier d'essais mécaniques, par exemple des essais de traction, de compression, de fatigue, ou de fluage, dans des conditions les plus proches possibles de celles régnant dans le circuit primaire du réacteur The choice and control of the metallic materials of the primary circuit of a nuclear reactor necessitates the implementation of test methods and in particular mechanical tests, for example tensile, compression, fatigue, or creep tests. , under conditions as close as possible to those prevailing in the primary circuit of the reactor
nucléaire. On effectue en particulier des essais de traction sur des éprou- nuclear. In particular, tensile tests are carried out on
vettes métalliques dans des enceintes autoclaves à l'intérieur desquelles on metallic vets in autoclave enclosures inside which
établit des conditions de pression, de température et de milieu, les plus pro- establishes the most favorable pressure, temperature and medium conditions
ches possibles de celles régnant dans le circuit primaire d'un réacteur nu- possible ches of those prevailing in the primary circuit of a nuclear reactor
cléaire.key.
Les dispositifs d'essais mécaniques en autoclave réalisés pour la sé- The mechanical autoclave test devices produced for the
lection et le contrôle des matériaux utilisés dans un réacteur nucléaire à eau lection and control of materials used in a nuclear water reactor
sous pression sont soumis, en fonctionnement, à des conditions extrême- under pressure are subjected, during operation, to extreme conditions
ment sévères de pression, de température, de composition chimique du mi- severe pressure, temperature, chemical composition of the mid
lieu en contact avec les éprouvettes et de corrosion des éléments du dispo- place in contact with the test pieces and corrosion of the elements of the
sitif d'essai. De ce fait, les dispositifs d'essais utilisés actuellement et dispo- test sitive. As a result, the testing devices currently used and available
nibles sur le marché, en particulier les machines de traction lente, compor- on the market, in particular slow traction machines,
tent des moyens de mesure, de charge et d'allongement, disposés à l'extérieur de l'enceinte autoclave dans laquelle on reconstitue les conditions tent means of measurement, load and elongation, arranged outside the autoclave enclosure in which the conditions are reconstituted
du circuit primaire d'un réacteur nucléaire. of the primary circuit of a nuclear reactor.
On exerce sur l'éprouvette disposée à l'intérieur de l'enceinte auto- One exerts on the test tube arranged inside the self-contained enclosure.
clave, une traction, par l'intermédiaire d'un dispositif moteur de traction dis- clave, traction, by means of a traction motor device
posé à l'extérieur de l'enceinte et d'une ligne de traction mécanique reliée à l'une des extrémités de l'éprouvette, cette ligne de traction traversant de placed outside the enclosure and a mechanical traction line connected to one of the ends of the test piece, this traction line crossing
manière étanche une paroi de l'autoclave, par l'intermédiaire d'un joint glis- sealing a wall of the autoclave, by means of a sliding seal
sant d'étanchéité permettant de conserver l'étanchéité autour de la ligne de traction mécanique de la machine, lorsque l'enceinte autoclave est remplie du milieu d'essai, généralement de l'eau contenant des additifs, à haute pression et à haute température. Les moyens de mesure de l'effort ou de la contrainte de traction exercée sur l'éprouvette, généralement constitués par une cellule de charge, sont intercalés sur la ligne de traction mécanique, à sealing health allowing to maintain the sealing around the mechanical traction line of the machine, when the autoclave enclosure is filled with the test medium, generally water containing additives, at high pressure and at high temperature . The means for measuring the tensile stress or force exerted on the specimen, generally constituted by a load cell, are interposed on the mechanical traction line, at
l'extérieur de l'enceinte étanche. De même, des moyens de mesure de dé- the exterior of the sealed enclosure. Likewise, means for measuring the
formation constitués par un ou plusieurs capteurs LVDT sont reliés à la ligne de traction mécanique à l'extérieur de l'enceinte étanche. Les capteurs de formation consisting of one or more LVDT sensors are connected to the mechanical traction line outside the watertight enclosure. The sensors
mesure disposés à l'extérieur de l'enceinte étanche de même que le dispo- measurement arranged outside the sealed enclosure as well as the provision
sitif moteur de traction ne sont ainsi exposés qu'à un milieu constitué par de l'air à la pression atmosphérique et à une température modérée de l'ordre de The traction motor is thus only exposed to a medium consisting of air at atmospheric pressure and at a moderate temperature of the order of
C au plus. C at most.
La disposition du capteur ou cellule de charge à l'extérieur de I'enceinte autoclave, sur la ligne de traction de la machine d'essai présente certains inconvénients. En particulier, le capteur de charge mesure l'effort global appliqué sur la tige de sollicitation et non l'effort exercé réellement sur l'éprouvette de traction. En effet, la mesure effectuée par le capteur de The arrangement of the load cell or sensor outside the autoclave enclosure on the traction line of the testing machine has certain drawbacks. In particular, the load sensor measures the overall force applied to the stress rod and not the force actually exerted on the tensile test piece. Indeed, the measurement made by the
charge sur la ligne de traction à l'extérieur de l'enceinte autoclave est repré- load on the traction line outside the autoclave enclosure is represented
sentative de la somme de l'effort exercé sur l'éprouvette de traction, de sentative of the sum of the force exerted on the tensile test piece,
l'effort de contre pression et de l'effort de frottement dans le passage étan- the back pressure force and the friction force in the etan passage
che de la ligne de traction. Il est nécessaire de déterminer précisément ces trois composantes de l'effort pour parvenir à une détermination la plus exacte possible des caractéristiques mécaniques des alliages étudiés lors des essais de traction. La connaissance précise de ces composantes n'est che from the pull line. It is necessary to precisely determine these three components of the force in order to achieve the most exact possible determination of the mechanical characteristics of the alloys studied during the tensile tests. Precise knowledge of these components is not
possible que si la pression à l'intérieur de l'enceinte autoclave et le frotte- possible only if the pressure inside the autoclave enclosure and rubs it
ment du joint d'étanchéité peuvent être maintenus sensiblement constants the seal can be kept substantially constant
pendant les différentes phases des essais. Ces conditions peuvent être gé- during the different phases of the tests. These conditions can be
néralement respectées, ce qui permet de déterminer de manière satisfai- generally respected, which makes it possible to determine satisfactorily
sante les efforts ou contraintes sur l'éprouvette de traction. health the stresses or stresses on the tensile test piece.
Cependant, la disposition du capteur d'allongement qui est générale- However, the arrangement of the elongation sensor which is general-
ment constitué par un capteur LVDT sur une partie de la ligne de traction consisting of an LVDT sensor on part of the traction line
située à l'extérieur de l'enceinte étanche présente également des inconvé- located outside the sealed enclosure also has drawbacks
nients du fait que le capteur mesure à la fois la déformation de l'éprouvette et celle de la ligne de traction qui est généralement constituée d'éléments de nient of the fact that the sensor measures at the same time the deformation of the specimen and that of the line of tension which is generally made up of elements of
traction telles que des tiges reliées entre elles par des éléments de fixation. traction such as rods interconnected by fasteners.
On ne peut donc obtenir une mesure précise des déformations de One cannot thus obtain a precise measurement of the deformations of
I'éprouvette de traction pendant l'essai en autoclave. En particulier cette li- The tensile test piece during the autoclave test. In particular this li-
mitation dans la mesure de la déformation ne permet pas d'obtenir une mitation in the measurement of the deformation does not allow to obtain a
comparaison significative d'essais effectués sous air avec des essais effec- significant comparison of tests carried out in air with tests carried out
tués en autoclave. Du fait que les mesures de déformation subies par l'éprouvette ne sont pas fournies de manière fiable, on ne peut obtenir des killed in autoclave. Because the strain measurements undergone by the specimen are not reliably provided, one cannot obtain
fichiers d'essais établis de manière rationnelle. De plus, la vitesse de défor- test files drawn up rationally. In addition, the speed of deformation
mation de l'éprouvette n'est pas constante au cours de l'essai, du fait de la the specimen is not constant during the test, due to the
déformation propre à la ligne de traction. deformation specific to the traction line.
Bien entendu, des problèmes analogues se posent dans le cas Of course, similar problems arise in the case
d'essais mécaniques autres que des essais de traction. mechanical tests other than tensile tests.
Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'essai méca- The object of the invention is therefore to propose a mechanical test device
nique sur une éprouvette, dans des conditions de pression et de tempéra- test on a test tube, under pressure and temperature conditions
ture établies à l'intérieur d'une enceinte autoclave, comportant un moyen pour exercer une contrainte sur l'éprouvette, des moyens de mesure de la force ou de la contrainte exercée sur l'éprouvette et des moyens de mesure de la déformation de l'éprouvette, ce dispositif permettant de déterminer de ture established inside an autoclave enclosure, comprising a means for exerting a stress on the test piece, means for measuring the force or stress exerted on the test piece and means for measuring the deformation of the test tube, this device making it possible to determine
manière fiable, la déformation de l'éprouvette en milieu autoclave. reliable deformation of the test piece in an autoclave.
Dans ce but, les moyens de mesure de la déformation de l'éprouvette sont disposés à l'intérieur de l'enceinte autoclave et reliés directement à une For this purpose, the means for measuring the deformation of the test piece are arranged inside the autoclave enclosure and connected directly to a
partie de mesure ou fût de l'éprouvette. measuring part or barrel of the test tube.
L'invention est également relative à un procédé d'essai mécanique sur une éprouvette dans une enceinte autoclave à haute température et à The invention also relates to a mechanical test method on a test piece in an autoclave enclosure at high temperature and to
haute pression.high pressure.
En particulier, le dispositif et le procédé suivant l'invention s'appliquent à des essais de traction dans un milieu reconstitué simulant le In particular, the device and the method according to the invention apply to tensile tests in a reconstituted medium simulating the
circuit primaire d'un réacteur nucléaire en fonctionnement. primary circuit of a nuclear reactor in operation.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, deux modes de réalisation d'un dispositif d'essai de traction suivant l'invention, de manière In order to clearly understand the invention, there will be described, by way of example, with reference to the appended figures, two embodiments of a tensile testing device according to the invention, so
comparative à un dispositif d'essai suivant l'art antérieur. comparison with a test device according to the prior art.
La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe d'un Figure 1 is a schematic elevational view in section of a
dispositif d'essai de traction en autoclave suivant l'art antérieur. autoclave tensile test device according to the prior art.
La figure 2 est une vue en élévation schématique des moyens de me- FIG. 2 is a schematic elevation view of the measuring means.
sure de déformation d'un dispositif d'essai suivant l'invention et suivant un sure of deformation of a test device according to the invention and according to a
premier mode de réalisation.first embodiment.
La figure 3 est une vue schématique en élévation de moyens de me- FIG. 3 is a diagrammatic elevation view of measuring means.
sure de déformation d'un dispositif d'essai suivant l'invention et suivant un sure of deformation of a test device according to the invention and according to a
second mode de réalisation.second embodiment.
La figure 4 est un diagramme donnant la contrainte et la déformation d'une éprouvette de traction en milieu autoclave mesurées par un dispositif FIG. 4 is a diagram giving the stress and the deformation of a tensile test piece in an autoclave medium measured by a device
d'essai suivant l'invention et suivant le second mode de réalisation. according to the invention and according to the second embodiment.
La figure 5 est une vue schématique d'un dispositif d'essai suivant l'invention et suivant le second mode de réalisation comportant des moyens Figure 5 is a schematic view of a test device according to the invention and according to the second embodiment comprising means
de réglage et l'effort de traction au cours de l'essai. adjustment and tensile force during the test.
Les figures 6A et 6B sont des diagrammes montrant les variations du déplacement du moyen de traction, de la contrainte et de la déformation de l'éprouvette, au cours d'un essai de traction en autoclave, avec contrôle de FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the variations of the displacement of the tensile means, of the stress and of the deformation of the test piece, during a tensile test in an autoclave, with control of
déplacement et avec contrôle de déformation, respectivement. displacement and with deformation control, respectively.
Sur la figure 1 on voit un dispositif d'essai de traction en autoclave In Figure 1 we see an autoclave tensile test device
suivant l'art antérieur désigné de manière générale par le repère 1. according to the prior art generally designated by the reference 1.
Le dispositif d'essai 1 comporte une enceinte autoclave 2 dans laquelle des moyens non représentés permettent de reconstituer un milieu tel que le milieu présent dans le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Dans l'enceinte étanche 2 est montée l'éprouvette de The test device 1 comprises an autoclave enclosure 2 in which means not shown make it possible to reconstitute a medium such as the medium present in the primary circuit of a pressurized water nuclear reactor. In the sealed enclosure 2 is mounted the test specimen
traction 3 qui comporte une partie d'extrémité inférieure ou pied 3a, une par- traction 3 which comprises a lower end part or foot 3a, a part
tie d'extrémité supérieure 3b ou tête de l'éprouvette et une partie centrale 3c upper end tie 3b or head of the test piece and a central part 3c
constituant le fût déformable de l'éprouvette sur lequel on mesure les ca- constituting the deformable barrel of the test-tube on which the ca-
ractéristiques de traction du métal de l'éprouvette. tensile properties of the specimen metal.
Le pied 3a de l'éprouvette est fixé sur le fond de l'enceinte autoclave 2 et la tête 3b de l'éprouvette est fixée à l'extrémité inférieure d'une ligne de traction 4 traversant de manière étanche, par l'intermédiaire d'un joint de The foot 3a of the test piece is fixed to the bottom of the autoclave chamber 2 and the head 3b of the test piece is fixed to the lower end of a traction line 4 passing through in a sealed manner, via 'a joint of
traversée, la paroi supérieure de l'enceinte étanche 2. crossing, the upper wall of the sealed enclosure 2.
La ligne de traction 4 est reliée, à l'extérieur de l'enceinte 2, à son The traction line 4 is connected, outside the enclosure 2, to its
extrémité à un élément moteur de traction 5. end to a traction motor element 5.
Un capteur d'effort constitué par une cellule de charge 6 est intercalé A force sensor constituted by a load cell 6 is interposed
sur la ligne de traction, également à l'extérieur de l'enceinte autoclave 2. on the traction line, also outside the autoclave 2.
Un capteur de déplacement 7 de type LVDT comporte un corps de capteur relié à une partie fixe de l'installation d'essai, disposée à l'extérieur de l'enceinte autoclave 2 et une tige mobile dont on mesure le déplacement qui est reliée à la ligne de traction 4 dans une partie de la ligne extérieure à A displacement sensor 7 of the LVDT type comprises a sensor body connected to a fixed part of the test installation, disposed outside the autoclave enclosure 2 and a movable rod whose displacement is measured which is connected to the traction line 4 in a part of the line outside
I'enceinte autoclave 2.The autoclave chamber 2.
L'essai de traction est réalisé en exerçant un effort de traction sur la tête 3b de l'éprouvette 3, par l'intermédiaire de la ligne de traction 4 et du moyen moteur de traction 5. La ligne se déplace par glissement, à l'intérieur d'un joint d'étanchéité porté par la partie supérieure de l'enceinte autoclave The tensile test is carried out by exerting a tensile force on the head 3b of the test piece 3, by means of the traction line 4 and of the traction motor means 5. The line moves by sliding, at l inside of a seal carried by the upper part of the autoclave enclosure
2.2.
On exerce un effort de traction sur l'éprouvette, de manière à obtenir A tensile force is exerted on the test piece, so as to obtain
dans un premier temps la déformation élastique de l'éprouvette, puis la dé- first the elastic deformation of the test piece, then the
formation plastique jusqu'à la rupture. plastic formation until rupture.
Pendant tout l'essai de traction, on mesure en permanence, l'effort exercé sur la ligne de traction 4, par l'intermédiaire de la cellule de charge 6 et le déplacement de la ligne de traction 4, par l'intermédiaire du capteur Throughout the tensile test, the force exerted on the traction line 4, via the load cell 6 and the displacement of the traction line 4, via the sensor, are continuously measured.
LVDT 7.LVDT 7.
L'effort mesuré par la cellule de charge 6 représente la somme des efforts exercés sur l'éprouvette de traction 3 et pour déplacer la ligne 4 entre deux zones dont les pressions diffèrent de plus de 150 bars et vaincre les The force measured by the load cell 6 represents the sum of the forces exerted on the tensile specimen 3 and to move the line 4 between two zones whose pressures differ by more than 150 bars and overcome the
frottements au niveau du joint d'étanchéité. friction at the seal.
Le déplacement mesuré par le capteur 7 correspond à la déformation The displacement measured by the sensor 7 corresponds to the deformation
en traction du fût 3c, du pied 3a et de la tête 3b de l'éprouvette 3, de la par- in traction from the barrel 3c, from the foot 3a and from the head 3b of the test piece 3, from the
tie de la ligne de traction entre la tête 3b et la partie mobile du capteur LVDT 7 ainsi que la déformation des éléments de liaison de l'éprouvette à tie of the line of traction between the head 3b and the movable part of the LVDT sensor 7 as well as the deformation of the connecting elements of the test piece
l'enceinte autoclave et à la ligne de traction 4. the autoclave enclosure and the traction line 4.
Le déplacement mesuré par le capteur 7 ne permet pas d'obtenir une mesure exacte de la déformation en traction du fût 3c de l'éprouvette 3 et les corrections à effectuer dépendent de l'effort de traction, ce qui rend difficile The displacement measured by the sensor 7 does not make it possible to obtain an exact measurement of the tensile deformation of the barrel 3c of the test piece 3 and the corrections to be made depend on the tensile force, which makes it difficult
le tracé d'une courbe de traction représentative du comportement du maté- the drawing of a traction curve representative of the behavior of the material
riau de l'éprouvette 3 à l'intérieur de l'enceinte autoclave. riau of the test tube 3 inside the autoclave enclosure.
Selon l'invention, on dispose, à l'intérieur de l'enceinte autoclave, les According to the invention, there are, inside the autoclave enclosure, the
moyens de mesure de l'allongement de l'éprouvette qui sont reliés directe- means for measuring the elongation of the test piece which are directly connected
ment à la partie de mesure ou fût de l'éprouvette de traction. ment to the measuring part or to the barrel of the tensile test piece.
Un premier problème, pour la mise en oeuvre de l'invention, concerne le choix du dispositif de mesure qui peut être utilisé à l'intérieur de l'enceinte autoclave. A first problem, for the implementation of the invention, relates to the choice of the measuring device which can be used inside the autoclave enclosure.
Dans le cas d'essais effectués sur des matériaux destinés à la réali- In the case of tests carried out on materials intended for the realization
sation d'éléments du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, les exigences concernant les capteurs sont les suivantes température maximale d'utilisation: 400 C, - pression maximale d'utilisation: 200 bars, - résistance à la corrosion dans de l'eau liquide et en phase vapeur à très haute température, - fiabilité et faible dérive du capteur au cours du temps, - capteur facilement adaptable à différents types d'éprouvettes, pour une utilisation universelle du dispositif d'essai, - débattement au cours de la mesure qui dépend des caractéristiques de déformation des matériaux métalliques, de 5 à 15 mm, facilité de manipulation et de montage, - possibilité de réutiliser le capteur pour un nombre important d'essais, - précision de l'ordre d'1/100ème de mm de la mesure de déformation sation of elements in the primary circuit of a pressurized water nuclear reactor, the requirements for the sensors are as follows maximum operating temperature: 400 C, - maximum operating pressure: 200 bar, - corrosion resistance in liquid water and vapor phase at very high temperature, - reliability and low drift of the sensor over time, - sensor easily adaptable to different types of test pieces, for universal use of the test device, - travel at course of measurement which depends on the deformation characteristics of metallic materials, from 5 to 15 mm, ease of handling and mounting, - possibility of reusing the sensor for a large number of tests, - accuracy of the order of 1 / 100th of mm of the deformation measurement
de l'éprouvette.of the test tube.
En fonction de ces exigences, on a choisi des capteurs de type élec- Based on these requirements, electro-type sensors were chosen
tromagnétique et plus précisément deux types de capteurs électromagnéti- tromagnetic and more precisely two types of electromagnetic sensors
ques permettant de remplir au mieux les exigences mentionnées ci-dessus. ques to best meet the requirements mentioned above.
Un premier type de capteurs de déformation qui peut être utilisé dans A first type of deformation sensor which can be used in
le cadre de l'invention est constitué par des capteurs blindés PY de la so- the scope of the invention consists of PY shielded sensors of the so-
ciété RDP, à cible dans lesquels on mesure des variations de la distance entre le corps du capteur et une cible magnétique indépendante du corps du ciety RDP, target in which we measure variations in the distance between the sensor body and a magnetic target independent of the body
capteur et fixée sur une partie mobile dont on mesure le déplacement. sensor and fixed on a mobile part whose displacement is measured.
On peut également utiliser de manière préférentielle, des capteurs blindés de type LIN de la société RDP, de type LVDT à deux enroulements It is also preferable to use shielded LIN type sensors from the company RDP, LVDT type with two windings.
mesurant la variation de la distance entre un point neutre du corps du cap- measuring the variation of the distance between a neutral point on the body of the cape
teur et un noyau mobile solidaire d'un élément dont on mesure le déplace- tor and a movable core integral with an element whose displacement is measured-
ment. Dans le cas des deux familles de capteurs de type PY et de type LIN, la plage d'utilisation en température des capteurs peut aller jusqu'à 600 C et la plage d'utilisation en pression jusqu'à 200 bars. Ces capteurs sont donc tout à fait adaptés dans le cas d'essais en enceinte autoclave reconstituant is lying. In the case of the two families of PY type and LIN type sensors, the range of use in temperature of the sensors can be up to 600 C and the range of use in pressure up to 200 bar. These sensors are therefore entirely suitable in the case of tests in an autoclave enclosure reconstituting
les conditions régnant dans le circuit primaire d'un réacteur nucléaire. the conditions prevailing in the primary circuit of a nuclear reactor.
Les capteurs PY ont une plage de mesure maximale de 5 mm, alors PY sensors have a maximum measurement range of 5mm, so
que les capteurs LIN présentent une plage de mesure allant jusqu'à 15 mm. that LIN sensors have a measuring range of up to 15 mm.
En fonction du type de matériau et des déformations des éprouvettes Depending on the type of material and the deformations of the test pieces
jusqu'à la rupture, on choisira donc l'un ou l'autre des types de capteurs. until rupture, one or the other of the types of sensors will therefore be chosen.
Sur la figure 2, on a représenté le dispositif de mesure de déformation d'un dispositif d'essai de traction suivant l'invention utilisant des capteurs In Figure 2, there is shown the strain measurement device of a tensile testing device according to the invention using sensors
PY. L'éprouvette de traction 3 est fixée sur le fond 8 d'une enceinte auto- PY. The tensile specimen 3 is fixed to the bottom 8 of a self-contained enclosure.
clave telle que l'enceinte 2 représentée sur la figure 1 dans le cas d'un dis- clave such as enclosure 2 shown in Figure 1 in the case of a dis-
positif suivant l'art antérieur. La tête 3b de l'éprouvette 3 est reliée à une li- positive according to the prior art. The head 3b of the test piece 3 is connected to a line
gne de traction 4 traversant la paroi supérieure (non représentée) de traction gene 4 passing through the upper wall (not shown) of
l'enceinte autoclave.the autoclave enclosure.
Comme dans le cas du dispositif selon l'art antérieur, I'extrémité de la ligne de traction 4 est reliée à un moyen moteur de traction, à l'extérieur de l'enceinte et un capteur de mesure des efforts de traction est intercalé, sur la As in the case of the device according to the prior art, the end of the traction line 4 is connected to a traction motor means, outside the enclosure and a sensor for measuring the traction forces is inserted, on the
ligne de traction 4, à l'extérieur de l'enceinte autoclave. traction line 4, outside the autoclave enclosure.
Le dispositif capteur de déformation désigné de manière générale par le repère 10 comporte deux capteurs PY 1 a et 11 b placés de part et d'autre The deformation sensor device generally designated by the reference 10 comprises two PY sensors 1 a and 11 b placed on either side
de l'éprouvette 3 à l'intérieur de l'enceinte autoclave. of the test piece 3 inside the autoclave enclosure.
Chacun des capteurs PY 11a et 11b comporte un corps de capteur 12a (ou 12b) qui est fixé sur le fond 8 de l'enceinte autoclave et une cible 1 3a (ou 1 3b) qui est fixée latéralement à une extrémité respective du fût 3c de l'éprouvette 3. Les corps de capteurs 12a et 12b comportent chacun au moins un bobinage de mesure du déplacement de la cible, dans la direction Each of the PY sensors 11a and 11b comprises a sensor body 12a (or 12b) which is fixed to the bottom 8 of the autoclave enclosure and a target 1 3a (or 1 3b) which is fixed laterally to a respective end of the barrel 3c of the test piece 3. The sensor bodies 12a and 12b each comprise at least one winding for measuring the displacement of the target, in the direction
axiale de traction.axial traction.
La cible magnétique 1 3a du capteur 11 a est fixée à la partie The magnetic target 1 3a of the sensor 11 a is fixed to the part
d'extrémité supérieure du fût 3c alors que la cible magnétique 13b du cap- upper end of the barrel 3c while the magnetic target 13b of the cap-
teur 1 lb est fixée à la partie inférieure du fût 3c de l'éprouvette 3, immédia- 1 lb is fixed to the lower part of the barrel 3c of the test piece 3, immediately
tement au dessus du pied 3a.above the foot 3a.
Chacun des capteurs 1 a et 1 b est relié à un câble d'alimentation et de mesure qui permet d'alimenter le capteur et de recueillir les signaux de Each of the sensors 1 a and 1 b is connected to a supply and measurement cable which makes it possible to supply the sensor and to collect the signals from
mesure. Les signaux de mesure des capteurs sont représentatifs du dépla- measured. The sensor measurement signals are representative of the displacement
cement, dans la direction axiale de traction, au cours de l'essai de traction, de la partie supérieure et de la partie inférieure respectivement du fût 3c. De cement, in the axial direction of traction, during the tensile test, of the upper part and the lower part respectively of the barrel 3c. Of
ce fait, le capteur 11b mesure la déformation axiale du pied 3a de l'éprou- this fact, the sensor 11b measures the axial deformation of the foot 3a of the test piece.
vette et le capteur 11a mesure la somme de la déformation axiale du fût 3c vette and the sensor 11a measures the sum of the axial deformation of the barrel 3c
et du pied 3a de l'éprouvette 3.and foot 3a of the test piece 3.
On obtient un signal représentatif de la déformation axiale du fût 3c A signal representative of the axial deformation of the barrel 3c is obtained
de l'éprouvette 3 en retranchant du signal de mesure du capteur 1 la, le si- of the test piece 3 by subtracting from the measurement signal from the sensor 11a, if
gnal de mesure du capteur 1 b.general sensor measurement 1 b.
De préférence, on utilise, à l'intérieur de l'enceinte autoclave, un en- Preferably, one uses, inside the autoclave enclosure, a
semble monobloc d'amarrage de l'éprouvette et des corps de capteurs 12a et 1 2b. On obtient ainsi par soustraction des signaux des deux capteurs, une mesure parfaitement représentative de la déformation axiale du fût de I'éprouvette, c'est-à-dire de l'allongement de l'éprouvette au cours de l'essai. Il est toutefois nécessaire de régler de manière très précise la position du point de fixation des capteurs et les alignements de ces capteurs par seems to be a single block for securing the test piece and the sensor bodies 12a and 12b. One thus obtains by subtracting the signals from the two sensors, a measurement which is perfectly representative of the axial deformation of the barrel of the test piece, that is to say of the elongation of the test piece during the test. However, it is necessary to very precisely adjust the position of the sensor attachment point and the alignments of these sensors by
rapport à la direction longitudinale de l'éprouvette. Il est également néces- relative to the longitudinal direction of the test piece. It is also necessary
saire d'utiliser des pièces mobiles, c'est-à-dire des cibles magnétiques de be able to use moving parts, i.e. magnetic targets of
très faible masse.very low mass.
Les capteurs 1 la et 1 1b comportent un enroulement de mesure four- The sensors 1a and 11b have a measurement winding provided
nissant un signal électrique représentatif de la distance entre l'enroulement de mesure et la cible magnétique et donc de la position instantanée de la providing an electrical signal representative of the distance between the measurement winding and the magnetic target and therefore of the instantaneous position of the
cible magnétique pendant l'essai.magnetic target during the test.
Comme indiqué plus haut, une des limitations de l'ensemble de me- As noted above, one of the limitations of the met-
sure 10 comportant les capteurs 11a et 11b de type PY est relative à la li- on 10 comprising the PY type sensors 11a and 11b relates to the li-
mite supérieure du débattement et donc des mesures de déplacement des upper moth of the travel and therefore of the displacement measurements of the
capteurs qui est de 5 mm.sensors which is 5 mm.
Sur la figure 3, on a représenté le moyen de mesure de déformation d'une éprouvette 3 disposée dans une enceinte autoclave d'un dispositif In Figure 3, there is shown the means for measuring deformation of a test piece 3 disposed in an autoclave chamber of a device
d'essai de traction suivant l'invention et suivant un second mode de réalisa- tensile test according to the invention and according to a second embodiment
tion. Le dispositif de mesure de déformation de l'éprouvette désigné de manière générale par le repère 14 comporte un premier capteur LIN 15a et un second capteur LIN 15b disposés latéralement de part et d'autre de l'éprouvette de traction 3 dont le pied 3a est fixé sur le fond 8 de l'enceinte tion. The device for measuring the deformation of the test piece generally designated by the reference 14 comprises a first LIN sensor 15a and a second LIN sensor 15b arranged laterally on either side of the tensile test piece 3 whose foot 3a is fixed on the bottom 8 of the enclosure
autoclave du dispositif d'essai.test device autoclave.
La tête 3b de l'éprouvette est reliée, comme dans le cas du premier mode de réalisation, à la ligne de traction 4. Le moyen moteur de traction sur la ligne 4 et le moyen de mesure d'effort du dispositif d'essai sont disposés The head 3b of the test piece is connected, as in the case of the first embodiment, to the traction line 4. The traction motor means on line 4 and the force measurement means of the test device are willing
comme précédemment à l'extérieur de l'enceinte autoclave. as previously outside the autoclave enclosure.
Le capteur LIN 15a et le capteur LIN 15b de type LVDT comportent chacun un corps de capteur respectif 16a, 16b et un noyau mobile respectif 17a, 17b, les noyaux 17a et 17b étant montés mobiles dans la direction The LIN sensor 15a and the LIN sensor 15b of LVDT type each comprise a respective sensor body 16a, 16b and a respective movable core 17a, 17b, the cores 17a and 17b being mounted movable in the direction
axiale des bobinages de mesure des corps de capteurs 16a et 16b. axial measurement windings of the sensor bodies 16a and 16b.
Les bobinages de mesure des corps de capteurs 16a et 16b sont ali- The measuring windings of the sensor bodies 16a and 16b are supplied
mentés en courant électrique et fournissent un signal de mesure représenta- electric current and provide a representative measurement signal
tif du déplacement du noyau correspondant, dans la direction axiale de trac- tion. Les corps de capteurs 16a et 16b sont fixés par leur point neutre, a l'extrémité inférieure du fût 3c de l'éprouvette 3, immédiatement au dessus du pied 3a de l'éprouvette. Les noyaux 17a et 17b sont fixés à l'extérieur des corps de capteurs 16a, 16b, à une partie d'extrémité supérieure du fût 3c de l'éprouvette, située immédiatement en dessous de la tête 3b de l'éprouvette. Chacun des capteurs LIN 16a et 16b mesure la déformation du fût 3c tif the displacement of the corresponding core, in the axial direction of traction. The sensor bodies 16a and 16b are fixed by their neutral point, at the lower end of the barrel 3c of the test piece 3, immediately above the foot 3a of the test piece. The cores 17a and 17b are fixed outside the sensor bodies 16a, 16b, to an upper end part of the barrel 3c of the test piece, located immediately below the head 3b of the test piece. Each of the LIN sensors 16a and 16b measures the deformation of the barrel 3c
de l'éprouvette.of the test tube.
Chacun des bobinages des corps de capteurs 16a et 16b est relié à un câble d'alimentation et de recueil des signaux de mesure traversant de Each of the windings of the sensor bodies 16a and 16b is connected to a cable for supplying and collecting the measurement signals passing through
manière étanche, la paroi de l'enceinte autoclave. sealingly, the wall of the autoclave enclosure.
On recueille les signaux de mesure des capteurs 16a et 16b et l'on The measurement signals from the sensors 16a and 16b are collected and
calcule la demi somme de ces signaux de mesure. calculates the half sum of these measurement signals.
Le signal et la mesure résultants permettent d'éliminer toute erreur provenant d'une déformation du parallélogramme de mesure constitué par The signal and the resulting measurement make it possible to eliminate any error originating from a deformation of the measurement parallelogram constituted by
les capteurs 15a et 15b et leurs moyens de liaison au fût de l'éprouvette. the sensors 15a and 15b and their means of connection to the barrel of the test piece.
La réalisation du moyen de mesure de déformation du dispositif d'essai représentée sur la figure 3 et utilisant des capteurs LIN est beaucoup The realization of the means of measurement of deformation of the test device represented in figure 3 and using LIN sensors is much
plus exigeante en ce qui concerne la précision géométrique et dimension- more demanding in terms of geometric precision and dimension-
nelle, que la réalisation représentée sur la figure 2 utilisant des capteurs PY. nelle, that the embodiment shown in Figure 2 using PY sensors.
En effet, les ensembles mobiles constitués par les capteurs 15a et b doivent rester parfaitement alignés par rapport à l'axe de traction, même après rupture de l'éprouvette. D'autre part, les cotes et les ajustements de montage doivent être extrêmement faibles, de manière à éviter l'apparition In fact, the mobile assemblies formed by the sensors 15a and b must remain perfectly aligned with respect to the axis of traction, even after rupture of the test piece. On the other hand, the dimensions and fitting adjustments must be extremely low, so as to avoid the appearance
de jeux préjudiciables à la mesure, lors du fonctionnement à chaud. De ma- play detrimental to the measurement during hot operation. Of my-
nière générale, les éléments situés à l'intérieur de l'enceinte autoclave des dispositifs d'essais suivant l'invention doivent présenter les caractéristiques suivantes: In general, the elements located inside the autoclave enclosure of the test devices according to the invention must have the following characteristics:
- ils doivent être réalisés en des matériaux inoxydables insensibles à la cor- - they must be made of stainless materials insensitive to corrosion.
rosion sous contrainte, - on doit utiliser des matériaux de même nature pour constituer les éléments des ensembles de mesure de déplacement et de déformation qui doivent se dilater de la même manière à la haute température de l'enceinte autoclave, erosion under stress, - materials of the same kind must be used to form the elements of the displacement and deformation measurement assemblies which must expand in the same way at the high temperature of the autoclave enclosure,
- les matériaux utilisés doivent être traités thermiquement de manière à ob- - the materials used must be heat treated so as to
tenir des caractéristiques mécaniques élevées et des caractéristiques de hold high mechanical characteristics and characteristics of
dureté superficielle permettant d'éviter des grippages au montage et au dé- surface hardness to prevent seizure during mounting and removal
montage des éléments du dispositif, - les pièces constitutives des dispositifs ne doivent pas comporter de partie concave non débouchante vers l'extérieur, mounting of the elements of the device, - the component parts of the devices must not have a concave part which does not open outwards,
- les éléments constitutifs disposés en autoclave doivent être d'un fonction- - the constituent elements placed in an autoclave must be of a functional-
nement le plus fiable possible, - ces éléments doivent permettre un montage et un démontage aisé, - on doit pouvoir utiliser pour réaliser les mesures, un seul capteur sur les deux capteurs de mesure, dans le cas o l'un des capteurs est en panne, - les capteurs doivent être protégés au moment du choc dû à la rupture de as reliable as possible, - these elements must allow easy assembly and disassembly, - it must be possible to use for carrying out the measurements, a single sensor on the two measurement sensors, in the event that one of the sensors is faulty , - the sensors must be protected at the time of the shock due to the rupture of
l'éprouvette.the test tube.
Avant d'effectuer des essais en utilisant un dispositif suivant Before carrying out tests using the following device
l'invention, on doit réaliser un étalonnage dans les conditions d'essai, c'est- invention, a calibration must be performed under the test conditions, that is
a-dire dans les conditions de pression et de température régnant à l'intérieur de l'enceinte autoclave. En effet, les capteurs, qu'ils soient du type PY ou du type LIN sont sensibles à la pression et à la température, ce qui nécessite ie under the conditions of pressure and temperature prevailing inside the autoclave enclosure. In fact, the sensors, whether they are of the PY type or of the LIN type, are sensitive to pressure and temperature, which requires
de réaliser des essais en autoclave, à pression et à température sensible- to carry out tests in autoclave, at pressure and at sensitive temperature -
ment constantes.constant.
Pour réaliser l'étalonnage du dispositif de mesure de déformation de To calibrate the deformation measurement device
l'éprouvette, on utilise les données d'un capteur extérieur à l'enceinte auto- the test piece, we use the data from a sensor external to the
clave qui fournit ainsi une référence d'étalonnage. Les signaux du capteur extérieur sont comparés aux signaux enregistrés par le dispositif de mesure suivant l'invention, ces signaux étant obtenus par soustraction des signaux clave which thus provides a calibration reference. The signals from the external sensor are compared with the signals recorded by the measuring device according to the invention, these signals being obtained by subtracting the signals
des deux capteurs dans le cas de l'utilisation de capteurs PY ou en effec- of the two sensors when using PY sensors or in effect
tuant la moyenne des deux signaux, dans le cas o l'on utilise deux capteurs LIN. killing the average of the two signals, in the case where two LIN sensors are used.
On effectue ainsi des mesures pour différentes températures et pres- This makes measurements for different temperatures and pres-
sions dans les gammes de température et de pression habituellement utili- in the temperature and pressure ranges usually used
sées pour les essais. On établit une loi d'étalonnage des capteurs en pres- for testing. A calibration law of the sensors is established by
sion et température à partir des résultats d'essais. temperature and temperature from the test results.
Cette loi d'étalonnage est utilisée lors du dépouillement des essais This calibration law is used during the analysis of the tests
effectués sur des éprouvettes dans des conditions de pression et de tempé- performed on test pieces under pressure and temperature conditions
rature mesurées à l'intérieur de l'enceinte autoclave. measurement measured inside the autoclave chamber.
Après une série d'essais de traction, on contrôle l'évolution de la loi de variation, après la rupture des éprouvettes, de façon à s'assurer qu'il n'y a pas de dérive des systèmes ou de manière à modifier les coefficients de correction. D'une manière générale, le dispositif de mesure utilisant des capteurs PY a une loi de dépouillement polynomiale d'ordre 3 alors que le dispositif After a series of tensile tests, the evolution of the variation law is checked, after the test pieces have broken, in order to ensure that there is no drift in the systems or so as to modify the correction coefficients. In general, the measurement device using PY sensors has a 3-order polynomial counting law while the device
de mesure faisant appel aux capteurs LIN a une loi de dépouillement li- of measurement using LIN sensors has a counting law li-
néaire. On peut utiliser différents moyens de contrôle du bon étalonnage et born. Different means of checking the correct calibration can be used and
du bon dépouillement des essais. On peut par exemple déterminer le mo- good analysis of the tests. We can for example determine the mo-
dule d'Young dans le cas d'un essai de traction et le comparer avec la valeur du module d'Young attendue. On peut également comparer la déformation plastique obtenue par les mesures après dépouillement, avec celle mesurée Young's dule in the case of a tensile test and compare it with the expected Young's modulus value. One can also compare the plastic deformation obtained by the measurements after skinning, with that measured
sur l'éprouvette après rupture.on the test piece after rupture.
On a effectué des essais en utilisant l'un et l'autre des dispositifs d'essai suivant l'invention qui ont été décrits plus haut et qui comportent des moyens de mesure de déformation tels que représentés sur la figure 2 et sur Tests were carried out using both of the test devices according to the invention which have been described above and which include means for measuring deformation as shown in FIG. 2 and on
la figure 3 respectivement. Dans le cas du premier dispositif d'essai com- Figure 3 respectively. In the case of the first test device
portant un moyen de mesure de déformation utilisant des capteurs PY, on a réalisé des mesures sur une éprouvette d'alliage de nickel 718 à 300 C. On a mesuré un module d'Young dont la valeur est d'environ 180 GPa à 300 C, ce qui est conforme aux données fournies par des publications antérieures et obtenues par d'autres moyens. D'autre part, les déformations plastiquesobtenues après le dépouillement des mesures sont tout à fait conformes aux carrying a deformation measurement means using PY sensors, measurements were carried out on a test piece of nickel alloy 718 at 300 C. A Young's modulus was measured, the value of which is approximately 180 GPa at 300 C. , which is consistent with data provided by previous publications and obtained by other means. On the other hand, the plastic deformations obtained after the analysis of the measurements are entirely in accordance with
mesures réalisées sur l'éprouvette après rupture. measurements made on the test piece after rupture.
Les principaux avantages du dispositif de mesure de déformation uti- The main advantages of the deformation measuring device used
lisant des capteurs PY sont les suivants: - faible encombrement des capteurs, - absence de liaison entre le corps et la cible magnétique des capteurs, ce reading PY sensors are as follows: - small footprint of the sensors, - absence of connection between the body and the magnetic target of the sensors, this
qui facilite la conception du dispositif et autorise un jeu fonctionnel axial. which facilitates the design of the device and allows axial functional play.
On a également effectué des mesures sur l'alliage de nickel 718 à C en utilisant le dispositif d'essai suivant le second mode de réalisation Measurements were also made on the nickel alloy 718 at C using the test device according to the second embodiment.
dont le moyen de mesure de déformation est représenté sur la figure 3. whose strain measurement means is shown in FIG. 3.
* On a mesuré un module d'Young E = 200 GPa à 80 C, ce qui est* We measured a Young's modulus E = 200 GPa at 80 C, which is
conforme aux données habituelles fournies par des travaux antérieurs. conforms to the usual data provided by previous work.
On obtient également une très bonne corrélation des déformations We also obtain a very good correlation of deformations
mesurées à partir des données des capteurs avec les déformations mesu- measured from sensor data with measured deformations
rées sur l'éprouvette après rupture. rees on the test piece after rupture.
Par rapport à un dispositif d'essai comportant des capteurs PY, le Compared to a test device comprising PY sensors, the
dispositif d'essai comportant des capteurs LIN présente les avantages sui- test device with LIN sensors has the following advantages:
vants: - étendue de mesure plus importante (15 mm au lieu de 5 mm), - plus grande stabilité des capteurs dans le temps, - évolution thermique des capteurs moins forte, - possibilité d'utiliser une électronique de traitement du signal plus simple, du fait qu'un pont de mesure suffit pour obtenir un signal linéaire représentatif -: greater measurement range (15 mm instead of 5 mm), - greater stability of the sensors over time, - less thermal development of the sensors, - possibility of using simpler signal processing electronics, the fact that a measuring bridge is enough to obtain a representative linear signal
de la déformation.deformation.
Sur la figure 4, on a représenté, dans un diagramme donnant la dé- In Figure 4, there is shown in a diagram giving the definition
formation ou la contrainte de l'éprouvette en fonction du temps, les résultats d'essais de traction effectués avec le dispositif d'essai selon le second mode de réalisation comportant un moyen de mesure de déformation utilisant des formation or the stress of the test piece as a function of time, the results of tensile tests carried out with the test device according to the second embodiment comprising a means of measuring deformation using
capteurs LIN.LIN sensors.
La courbe 18 représente la contrainte de traction exercée sur Curve 18 represents the tensile stress exerted on
l'éprouvette pendant l'essai en traction lente et la courbe 19 donne la défor- the test piece during the slow tensile test and curve 19 gives the deformation
mation correspondante de l'éprouvette. corresponding mation of the test piece.
On a séparé par des lignes verticales deux phases successives au cours de l'essai correspondant à la déformation élastique (phase 1) et à la Two successive phases were separated by vertical lines during the test corresponding to the elastic deformation (phase 1) and the
déformation plastique de l'éprouvette (phase 11). plastic deformation of the test piece (phase 11).
Pendant l'essai, on pilote la vitesse de déplacement de la ligne de traction. Pendant la première phase qui correspond à la déformation élasti- que de l'alliage, I'effort de chargement est croissant. L'ensemble constitué During the test, the speed of movement of the traction line is controlled. During the first phase, which corresponds to the elastic deformation of the alloy, the loading force increases. The set constituted
par l'éprouvette et le dispositif de traction se déforme avec pour consé- by the test piece and the traction device is deformed with for cons-
quence une vitesse de déformation de l'éprouvette largement inférieure à la vitesse souhaitée. En effet, pendant cette phase, la vitesse de déformation n'est établie qu'en fonction de la déformation du fût de l'éprouvette alors que les différentes parties sollicitées de la machine de traction se déforment également. Pendant la seconde phase, la vitesse de déformation de l'éprouvette quence a rate of deformation of the test piece much lower than the desired speed. In fact, during this phase, the deformation speed is only established as a function of the deformation of the barrel of the test piece while the various stressed parts of the traction machine also deform. During the second phase, the speed of deformation of the test piece
est sensiblement constante et proche de la valeur théorique recherchée. is substantially constant and close to the theoretical value sought.
Pendant cette phase, la contrainte est représentée pratiquement par un pa- During this phase, the stress is practically represented by a pa-
lier. La ligne de traction et les éléments de liaison ou d'amarrage ne se dé- bind. The traction line and the connecting or mooring elements do not come off
forment plus du fait qu'ils sont utilisés dans leur domaine élastique unique- form more because they are used in their unique elastic range-
ment. Seul le fût 3c de l'éprouvette se déforme. is lying. Only the barrel 3c of the test tube deforms.
Le rapport des vitesses entre les deux phases correspondant aux deux régimes de déformation n'est pas négligeable. Selon les dispositifs d'essais qui ont été réalisés, la valeur de ce rapport peut osciller entre 3 et 10. Il peut être important de déterminer précisément ce rapport, bien que les The speed ratio between the two phases corresponding to the two deformation regimes is not negligible. Depending on the testing devices that have been carried out, the value of this ratio can vary between 3 and 10. It may be important to determine this ratio precisely, although the
caractéristiques mécaniques de l'éprouvette ne soient pas réellement in- mechanical characteristics of the test piece are not actually in-
fluencées par cette vitesse. Cependant, il n'en est pas de même en ce qui concerne les processus de corrosion à l'intérieur de l'enceinte autoclave. De ce fait, comme représenté sur la figure 5, on a mis au point une technique permettant de piloter la vitesse de déformation de l'éprouvette au moyen d'un système d'asservissement. Cette solution permet d'effectuer les essais fluenced by this speed. However, this is not the same with regard to the corrosion processes inside the autoclave enclosure. As a result, as shown in FIG. 5, a technique has been developed allowing the speed of deformation of the test piece to be controlled by means of a servo-control system. This solution allows for testing
mécaniques avec un seul régime de déformation. De ce fait, on peut déter- mechanical with a single deformation regime. Therefore, we can determine-
miner les lois de comportement des différents alliages soumis aux essais, undermine the behavior laws of the various alloys subjected to the tests,
dans des conditions de sollicitation identiques. under identical loading conditions.
Sur la figure 5, on a représenté l'enceinte autoclave 20 du dispositif In Figure 5, there is shown the autoclave enclosure 20 of the device
de mesure désigné de manière générale par le repère 21. generally designated by the reference 21.
L'éprouvette de traction 3 est fixée sur le fond 8 de l'enceinte auto- The tensile specimen 3 is fixed to the bottom 8 of the self-contained enclosure.
clave 20 par l'intermédiaire de sa partie inférieure ou pied 3a. clave 20 via its lower part or foot 3a.
La ligne de traction 4 permet d'exercer une traction sur la partie supé- The traction line 4 makes it possible to exert traction on the upper part
rieure ou tête 3b de l'éprouvette 3. lower or head 3b of the test piece 3.
Le dispositif de traction 5 et la cellule de mesure de charge ou d'effort 6 sont disposés sur la ligne de traction 4, à l'extérieur de l'enceinte étanche 20. The traction device 5 and the load or force measurement cell 6 are arranged on the traction line 4, outside of the sealed enclosure 20.
Le dispositif de mesure de déformation 14 de l'éprouvette 3 est réali- The deformation measuring device 14 of the test piece 3 is made
sé selon le second mode de réalisation, comme représenté sur la figure 3 et sé according to the second embodiment, as shown in FIG. 3 and
comporte deux capteurs LIN 15a et 15b. has two LIN sensors 15a and 15b.
A l'extérieur de l'enceinte 20, est disposé un boîtier d'asservissement 22 à partir duquel on réalise le recueil des signaux de mesure des capteurs Outside the enclosure 20, a servo box 22 is arranged from which the measurement signals from the sensors are collected.
LIN 15a et 15b. Les mesures de contrainte et de déformation sont transmi- LIN 15a and 15b. The stress and strain measurements are transmitted
ses, sous forme de signaux digitaux, à un micro-ordinateur 23 qui permet ses, in the form of digital signals, to a microcomputer 23 which allows
d'afficher sur un écran, les courbes représentatives des contraintes et dé- display on a screen the curves representative of the constraints and
formations mesurées pendant l'essai et de fournir au boîtier d'asservissement 22 une consigne correspondant à une valeur de référence de la vitesse de déformation de l'éprouvette. Un signal de commande de la vitesse de traction est transmis par le boîtier d'asservissement 22 au moyen de traction 5, de telle manière qu'on obtienne un seul régime de déformation formations measured during the test and provide the servo unit 22 with a setpoint corresponding to a reference value of the speed of deformation of the test piece. A traction speed control signal is transmitted by the servo unit 22 to the traction means 5, so that a single deformation regime is obtained
à vitesse constante pendant toute la durée de l'essai. at constant speed throughout the duration of the test.
On a pu effectivement réaliser des essais en contrôlant la déformation We were able to effectively carry out tests by controlling the deformation
pendant toute la durée de l'essai.throughout the duration of the test.
La mise en oeuvre de l'asservissement commandé à partir du micro- The implementation of the servo controlled from the micro-
ordinateur profileur 23 ne pose aucun problème particulier. profiler computer 23 poses no particular problem.
La vitesse de déformation obtenue correspond à la vitesse calculée théoriquement et imposée pour l'essai. Il n'y a plus alors qu'une seule phase The speed of deformation obtained corresponds to the speed calculated theoretically and imposed for the test. There is only one phase left
d'essai à vitesse de déformation constante. at constant strain rate.
Sur la figure 6A, on a représenté, dans le cas d'un essai de traction In FIG. 6A, there is shown, in the case of a tensile test
effectué sur une éprouvette à l'intérieur de l'enceinte autoclave, avec me- carried out on a test tube inside the autoclave enclosure, with
sure de la déformation de l'éprouvette par un dispositif selon le premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, sous la forme des courbes sure of the deformation of the test piece by a device according to the first embodiment shown in FIG. 2, in the form of the curves
24, 25 et 26, respectivement, le déplacement du moyen de traction, la con- 24, 25 and 26, respectively, the displacement of the traction means, the con-
trainte de traction exercée sur l'éprouvette et la déformation de l'éprouvette, tensile stress exerted on the test piece and the deformation of the test piece,
au cours de l'essai.during the test.
Les courbes 25 et 26, pour un déplacement contrôlé à vitesse cons- Curves 25 and 26, for controlled movement at constant speed
tante (droite 24), sont analogues aux courbes 18 et 19 de la figure 4; on observe deux phases successives I et Il correspondant à la déformation aunt (right 24), are analogous to curves 18 and 19 of Figure 4; two successive phases I and II are observed corresponding to the deformation
élastique et à la déformation plastique de l'éprouvette, respectivement. elastic and plastic deformation of the test piece, respectively.
De manière comparative, on a représenté sur la figure 6B, dans le cas d'un essai de traction avec mesure de la déformation de l'éprouvette par un dispositif selon le second mode de réalisation représenté sur la figure 3, sous la forme des courbes 27, 28 et 29, respectivement, le déplacement du moyen de traction, la contrainte exercée sur l'éprouvette et la déformation de l'éprouvette au cours de l'essai. La vitesse de traction est pilotée, comme Comparatively, FIG. 6B shows, in the case of a tensile test with measurement of the deformation of the test piece by a device according to the second embodiment shown in FIG. 3, in the form of the curves 27, 28 and 29, respectively, the displacement of the traction means, the stress exerted on the test piece and the deformation of the test piece during the test. The traction speed is controlled, as
décrit en regard de la figure 4, de manière à obtenir un seul régime de dé- described with reference to FIG. 4, so as to obtain a single deflection regime
formation à vitesse constante (droite 29). constant speed training (right 29).
Le procédé suivant l'invention permet donc, d'une part, de mesurer de The method according to the invention therefore makes it possible, on the one hand, to measure
manière représentative et précise les déformations de l'éprouvette de trac- representative and precise way the deformations of the test specimen
tion, à l'intérieur de l'enceinte autoclave et d'autre part, d'assurer un contrôle tion, inside the autoclave enclosure and secondly, to ensure a control
précis de la déformation de l'éprouvette pendant l'essai. precise deformation of the test piece during the test.
Il est possible de piloter des essais mécaniques de traction, soit avec un contrôle de déplacement, soit avec un contrôle de charge, soit encore It is possible to control mechanical tensile tests, either with displacement control, or with load control, or even
avec un contrôle de déformation de l'éprouvette, quelles que soient les ca- with a deformation control of the test piece, whatever the
ractéristiques de la machine d'essai, grâce au fait qu'on réalise des mesures characteristics of the testing machine, thanks to the fact that measurements are made
de déformation directement sur le fût de l'éprouvette. deformation directly on the barrel of the test piece.
L'invention peut être appliquée sur tout type de machine d'essai ou The invention can be applied to any type of testing machine or
tout dispositif de contrôle, telle qu'une cellule de charge de type anneau dy- any control device, such as a ring type load cell
namométrique ou un détecteur de rupture. namometric or a break detector.
Lorsqu'on associe à un moyen de mesure d'effort tel qu'un anneau dynamométrique un dispositif de mesure de déformation relié directement à l'anneau dynamométrique et que celui-ci peut fonctionner dans une enceinte autoclave, il devient possible de mesurer l'effort appliqué directement à l'éprouvette, abstraction faite de la poussée due à la pression dans When a force measuring device such as a dynamometric ring is combined with a deformation measuring device connected directly to the dynamometric ring and the latter can operate in an autoclave enclosure, it becomes possible to measure the force applied directly to the specimen, excluding the thrust due to the pressure in
l'enceinte autoclave et des efforts de frottement des joints d'étanchéité. the autoclave enclosure and friction forces of the seals.
L'invention ne se limite pas à des essais dans une enceinte autoclave The invention is not limited to tests in an autoclave chamber
reproduisant les conditions régnant dans le circuit primaire d'un réacteur nu- reproducing the conditions prevailing in the primary circuit of a nuclear reactor
cléaire. L'invention peut être utilisée dans le cas d'essais simulés dans key. The invention can be used in the case of simulated tests in
d'autres milieux présents dans des industries différentes de l'industrie nu- other milieus present in different industries of the nu-
cléaire, telles que l'industrie du pétrole, du raffinage, de la chimie ou de la pétrochimie. Les seules contraintes existantes sont relatives à la gamme key, such as the petroleum, refining, chemical or petrochemical industries. The only existing constraints relate to the range
d'utilisation des capteurs de déplacement en température et en pression. of use of temperature and pressure displacement sensors.
Les moyens de mesure de déformation de l'éprouvette situés à The means for measuring the deformation of the test piece located at
l'intérieur de l'enceinte autoclave peuvent comporter un seul capteur de dé- the interior of the autoclave enclosure can include a single sensor of
placement de type électromagnétique ou d'un autre type supportant les con- electromagnetic or other type placement supporting the con-
ditions régnant dans l'enceinte autoclave, ou encore deux ou plus de deux capteurs. ditions prevailing in the autoclave chamber, or two or more than two sensors.
L'invention s'applique à des essais mécaniques en enceinte auto- The invention applies to mechanical tests in a self-contained enclosure.
clave, de divers types, tels que des essais de traction, de compression, de fatigue ou de fluage dans lesquels l'éprouvette d'essai est soumise à des contraintes dans une direction axiale unique ou même à des essais mettant clave, of various types, such as tensile, compression, fatigue or creep tests in which the test specimen is subjected to stresses in a single axial direction or even to tests putting
en oeuvre des contraintes dans des directions quelconques. implement constraints in any directions.
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