WO2012080675A1 - Method of driving in a quasi-static and modulated manner a test device for trials of mechanical loadings on a sample and test device suitable for implementing said method - Google Patents

Method of driving in a quasi-static and modulated manner a test device for trials of mechanical loadings on a sample and test device suitable for implementing said method Download PDF

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hydrostatic
sample
quasi
mechanical
jaw
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PCT/FR2011/053011
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Bernard Gustave Camille Durand
Andrei Ivanenko
Riaz David Mir
Daniel Louis Marie Mathieu
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UNIVERSITE DE HAUTE ALSACE (Etablissement Public à Caractère Scientifique, Culturel et Professionnel)
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Definitions

  • the principle of a mechanical test consisting of performing mechanical stress tests on a sample or test piece is always to control either a speed or a force magnitude and to measure the force response for the first case or in position. for the second case.
  • the currently known devices make it possible to perform such mechanical stress tests, cyclically or otherwise, on the one hand, either quasi-statically, or quasi-dynamically or dynamically, and, on the other hand, either performing a single-axial stress on the sample, that is to say along an axis of the sample or loading axis, generally in tension or in compression, or, to obtain laws of behavior even more in adequacy with the biased material, by performing a bi-axial stress on the sample, that is to say along two axes of the sample, generally orthogonal to each other.
  • Each jaw comprises at least one biasing member, such as, for example, a gripper or other gripping means, capable of exerting a biasing force or load on the sample so as to be able to carry out stress tests on the sample.
  • a biasing member such as, for example, a gripper or other gripping means, capable of exerting a biasing force or load on the sample so as to be able to carry out stress tests on the sample.
  • a gripper or other gripping means capable of exerting a biasing force or load on the sample so as to be able to carry out stress tests on the sample.
  • traction traction
  • compression bending or shearing
  • the guidance technologies used in the current test devices generate friction and vibrations leading to rapid wear of the parts and a lack of reproducibility in the demands of the guiding errors or the measuring system or control.
  • the current devices do not have the necessary characteristics or the possibility of quasi-statically quantized solicitation of samples of large dimensions and / or having a large deformability such as samples made essentially from one or more viscoelastoplastic materials. .
  • the drive and guidance technologies used in current devices are not adapted to the realization of kinematics combining specifications specific to quasi-static and modulated tests at the same time, in terms of precision, speed, acceleration, friction, damping and stiffness allowing a demodulation of the information necessary for the processing of information collected by the sensors.
  • the object of the present invention is to overcome at least one of these drawbacks by proposing a quasi-static and modulated control method of a test device making it possible to carry out mechanical stress tests on a sample, and , in particular but not exclusively, on a sample of large dimensions and / or having a large deformability, and more particularly on a sample made essentially from one or more viscoelastoplastic materials. Such a method more particularly makes it possible to characterize textile clothing products.
  • the present invention also proposes a device for testing mechanical stresses on a sample driven by the method according to the present invention, according to at least one axis of the sample, making it possible to eliminate or greatly reduce the spurious noise generated by the current test devices, while improving their robustness and reliability and ensuring a quasi-static and dynamic stress of the sample.
  • the subject of the present invention is a quasi-static and modulated piloting method of a device for testing mechanical stresses on a sample made essentially from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behaviors, allowing the characterizing the mechanical behavior of the sample and modeling this behavior, said device comprising at least one mechanical stressing assembly comprising at least one actuator making it possible to drive a gripping means or member or a jaw of biasing in axial displacement or in translation of the sample held in the biasing position on a support surface, along at least one axis of the sample and, more particularly in a bi-axial configuration with two sets of stress, along two orthogonal axes,
  • a signal representative of a speed or force reference said signal being a sinusoidal modulated signal v (t) comprising a quasi-static component and a sinusoidal dynamic component , and in that said signal resulting from the superposition of a ramp and a sinusoid is defined by the equation and the parameters, chosen according to the dimensions and the material of the sample to be tested, as follows:
  • F 0 t represents the quasi-static component, for a pure quasi-static test, in isothermal thermal regime, with a strain rate of 10 -4 to 10 -2 s -1 and Asin (o 3 1) represents the dynamic component sinusoidal, for a pure dynamic test, in intermediate thermal regime, with a strain rate of 10 2 to 10 4 s "1 '
  • Such a quasi-statically modulated piloting method advantageously makes it possible to determine the behavior of the sample at each level of deformation for which it will be possible to obtain several cycles of modulations which will make it possible to obtain physical quantities, more particularly of dephasing, stiffness conservation or loss that directly inform the properties particularly viscoelastoplastic sample.
  • Another subject of the present invention is a device for testing mechanical stresses on a sample that is suitable for implementing the method according to the present invention, comprising a frame comprising at least one support surface supporting at least one biasing assembly composed of two biasing jaws positioned opposite each other and at least one actuator, at least one of the two jaws of the or each biasing assembly being able to be driven, by means of the actuator or one actuators, in axial or linear displacement, along an axis of the sample placed and maintained in the biasing position between them, on the support surface to be brought closer to or away from the other jaw, each jaw being provided to be able to exert force or load of quasi-static nature and modulated on the sample and includes a force sensor for measuring the forces of stress produced by the relevant jaw on the sample, and is essentially characterized by:
  • hydrostatic linear guide means of the or each jaw capable of being driven in axial displacement
  • the or each actuator comprises mechanical and hydrostatic drive means able to actuate the axial displacement of the corresponding jaw, and in that it comprises a control system in a quasi-static and modulated manner of said device and a data acquisition and processing system measured by each force sensor.
  • FIG. 1 is a perspective view of the test device according to the present invention with two sets of stresses allowing a bi-axial operation, according to two orthogonal stressing axes,
  • FIG. 2 is a perspective view of an actuator and the associated slide of the test device shown in FIG. 1 in a preferred embodiment
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the actuator and the associated carriage shown in FIG. 2 in the configuration of attachment to the frame,
  • FIG. 4 is a front view in cross section of an actuator and of the associated carriage shown in FIG. 1, in the abutment situation of the mobile carriage;
  • FIG. 5 is a perspective and transparency view of a trolley of the test device shown in FIG. 1;
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation of a set of solicitation in a situation of solicitation of a filament-shaped sample, of the control system and of the data acquisition and processing system,
  • FIG. 7 is a diagrammatic representation of the hydraulic supply circuits of an actuator and the hydrostatic linear guide means of the test device according to the present invention
  • FIG. 8 shows a characteristic axial force / displacement curve of the stressed and deformed polymeric filament shown in FIG. 6,
  • FIG. 9 shows a signal showing the cyclic modulated part
  • FIG. 10 shows a set of hysteresis loops calculated from the result shown in FIG. 9,
  • FIG. 11 shows the evolution of the phase shift angle as a function of the elongation of a polyamide wire at ambient temperature during a modulated quasi-static tensile test carried out with a device according to the present invention
  • FIG. 12 shows an abacus of a device according to the present invention.
  • the figures show a device for mechanical stress tests, according to the present invention, on a sample 2 made essentially from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behavior, allowing the characterization of the mechanical behavior of the sample 2 and the modeling this behavior, suitable for implementing a control method, according to the present invention, in a quasi-static and modulated manner of such a test device comprising a frame 1 comprising at least one support surface supporting the less a biasing assembly 3, 4 consisting of two jaws 3 biasing positioned vis-à-vis and at least one actuator 4, at least one of the two jaws 3 or each set of solicitation being adapted to be driven, by means of the actuator 4 or one of the actuators 4, in axial or linear displacement, along an axis of the sample 2 placed and held in position stressing between these, on the support surface 2 to be moved closer to or away from the other jaw 3, each jaw 3 being provided to be able to exert a force or load biasing quasi-static and modulated on the sample 2 and comprises a force sensor 5 for measuring the biasing forces
  • such a device for carrying out the method according to the present invention comprises hydrostatic linear guide means 10, 1 1 of the or each jaw 3 capable of being driven in axial displacement, and the or each actuator 4 comprises mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 able to actuate the axial displacement of the corresponding jaw 3.
  • such a device comprises a control system 30, 31, 32 in a quasi-static and modulated manner of said device and an acquisition and processing system 30, 35 data measured by each force sensor 5.
  • the quasi-static and modulated piloting method implemented by such a device consists essentially of starting from a computer:
  • a signal representative of a speed or force reference said signal being a sinusoidal modulated signal v (t) comprising a quasi-static component and a dynamic component sinusoidal, said signal v (t) resulting from the superposition of a ramp and a sinusoid and being defined by the equation and the parameters, chosen according to the dimensions and the material of the sample 2 to be tested, following
  • - V the constant speed (depending on the size of the sample)
  • - A the amplitude of the sinusoid
  • F 0 t represents the quasi-static component
  • Asin (05 1) represents the dynamic component sinusoidal, for a pure dynamic test, in intermediate thermal regime, with a strain rate of 10 2 to 10 4 s "1 '
  • the value of the amplitude A of the sinusoid can be determined, more particularly in the case of such a test device, so as to be between approximately 0.05 mm and 0.2 mm. .
  • the value of the amplitude A of the sinusoid can be determined to be between 0.05 mm and 2 mm and the value of the pulse 03 can be determined to be between 0 Hz and 20 Hz.
  • test device can advantageously have a bi-axial configuration comprising two biasing assemblies oriented along two orthogonal axes of stress.
  • the frame 1 can be made of reconstituted granite with a welded internal structure 12 and can be obtained by molding with crushed granite and resin. This composite material has the advantage of damping the vibratory phenomena, while having a modulus of elasticity close to it of a granite.
  • the internal mechanical welded structure 12 reduces the weight of the frame 1 without affecting the rigidity.
  • the frame 1 thus obtained may advantageously have a top surface ground with a flatness of about 20 ⁇ .
  • Each actuator 4 made, according to the present invention, according to a hydrostatic technology described below, can advantageously be fixed on the support surface 1 "of the frame 1 preferably constituted by the substantially horizontal upper surface thereof.
  • the mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 may consist of a drive motor 6 capable of providing an actuating torque to a mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9, of the type screw / hydrostatic nut, for converting the rotational movement of said motor 6 in a linear movement ensuring the axial or linear displacement of the corresponding jaw 3, without undergoing wear and without generating noise affecting the measurements.
  • the drive motor 6 may be a rotary motor, preferably a rotary servomotor.
  • Such a rotary motor may advantageously have an incremental encoder 33 (FIG. 6), preferably with a resolution of 22 bits and a repeatability of the order of 50 ° C.
  • Such an encoder 33 serves to function as a displacement sensor for the first time.
  • the repeatability of the linear positioning may preferably be of the order of 0.46 ⁇ .
  • the rotary motor 6 may be provided to be cooled in air and to provide a maximum operating torque of 70 N.m (0 rpm) resulting in a maximum force of plus or minus 63.6 kN.
  • the position of the or each rotary motor 6 can be determined so that the heat energy released by the or each rotary motor 6 is easily evacuated and does not come to disturb the other organs of the corresponding actuator 4.
  • the mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9 of the hydrostatic screw / nut type may be, preferably, a drive screw with hydrostatic nut developed by the company Hyprostatik Schonfeld GmbH.
  • the nut is driven in linear motion under the effect of the rotation of the drive screw via a film of lubricating fluid such as oil, of thickness maintained almost constant regardless of the speed and stress exerted by the oil flows controlled by a proportional flow controller.
  • the mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9 of the test device comprises, on the one hand, a drive screw 7 preferably mounted in a hydrostatic bearing. 8 and being actuated in rotation by the rotary drive motor 6 and, on the other hand, a hydrostatic nut 9 of the aforementioned type, integral with the corresponding jaw 3 and capable of being driven in linear displacement under the effect of the rotation of the drive screw 7 in the nut 9.
  • each nut 9 can be supplied with oil under pressure through a pipe 9 '.
  • the or each jaw 3 capable of being driven in displacement can comprise a carriage 13 carrying, on the one hand, the nut 9 corresponding so that the rotation of the drive screw 7 in the nut 9 causes the axial displacement of the carriage 13 and, on the other hand, the biasing means 15 associated with the corresponding force sensor 5.
  • the or each carriage 13 is then provided to be guided in axial translation by the hydrostatic linear guide means 10, 1 1.
  • these can consist of a slide connection constituted by a guide rail 10 fixed on or integrated in the support surface of the frame 1 and by a sliding part. or slider 1 1, the carriage 3 adapted to slide, by means of hydrostatic levitation means 14, 19 for levitation of the carriage 3 concerned on the corresponding guide rail 10.
  • the or each slide connection may be a prismatic connection, preferably in the shape of a tee (FIG. 3 and FIG. 5).
  • a guide rail 10 is preferably constituted by guide rails which can be provided to ensure a parallelism, preferably of about 4 ⁇ with respect to the reference surface formed by the flat surface of the plate 2 and the flight heights of the guidance may be provided to be equal to about 20 ⁇ .
  • seals 27 such as, preferably, rope joints ( Figure 4).
  • the carriage 13 may have a generally parallelepipedal or cylindrical shape enclosing a receiving cavity 16 of the drive screw 7 and may comprise a front end face 14 comprising the biasing means 15. associated with the corresponding force sensor 5 and a rear end face 17 having the nut 9 ( Figure 3 and Figure 5).
  • the slider portion 1 1 of the carriage 13 may comprise at least one hydrostatic bag 19 adapted to support a vertical or horizontal load, the or each hydrostatic pocket 19 being supplied with oil or other incompressible or substantially incompressible fluid so as to generate a film of oil under a pressure regulated by a regulation module 19 'according to the applied load, the or each oil film forming an oil cushion on which the slide is slidable so that the sliding and sliding of the or each slider in the corresponding slide is carried out without friction.
  • the prismatic connection is a tee-shaped connection and the lower part of the rectangular-shaped carriage has four sliding wedges each having three lateral faces 20, 21, 22, in particular two lateral faces 21. and 22 opposed and parallel to each other and a side face 20 perpendicular to the latter, each having a hydrostatic pocket 19 regulated by a regulation module 19 'so that there are twelve regulation modules 19' fixed on the corresponding carriage 13 .
  • the support surface 1 'of the frame may advantageously comprise two successive zones, a first zone comprising an assembly surface for the removable attachment of the rotary drive motor 6 and its adjustment in axial position along the axis of stressing by means of first removable assembly means 6 ", 18 and, where appropriate, the hydrostatic bearing 8, and its adjustment in axial position along the axis of stress by means of second removable assembly means 8", 18 and a second component zone a base surface of the hydrostatic linear guide of the jaw 3 concerned, said second zone possibly forming the guide rail 10 of the slide connection.
  • each assembly consisting of an actuator 4 and the corresponding jaw 3 can be fixed on the support surface 1 'of the frame 1 by means of a clean support plate 1 ", for example by means of metal inserts, preferably stainless steel such as screws screwed into the support plate 1 ".
  • the first zone may comprise a recess formed in the support surface, where appropriate in the support plate 1 ", to form a positioning slide 18, preferably a dovetail, intended to receive a first intermediate part 6 and a second intermediate piece 8 ', preferably each in the shape of a square, each having a base respectively 6 "and 8" of coupling and sliding forming a slide allowing their adjustment in position along the axis of corresponding stress, by translation in the positioning slide 18.
  • the dovetail shape has the advantage of providing precise positioning while retaining the possibility of translating the first and second coupled parts into the slide.
  • first and second intermediate parts 6 'and 8' while providing a simple and effective means for their assembly n removable on the support plate 1 ".
  • the first intermediate part 6 ' is provided to allow the attachment and adjustment in the operating position of the drive motor 6 and the second intermediate part 8' is provided to allow the fixing and adjustment in position of the hydrostatic bearing 8 (FIG. at 3).
  • the second zone may be more particularly a flat surface, preferably having a flatness of the order of 4 ⁇ .
  • a central recess 24 is formed forming a tank intended to recover the oil or other incompressible fluid coming from the mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 and linear guide means Hydro static 10, 1 1.
  • the recovered oil is then conveyed to a hydraulic unit, not shown, through hydraulic connections 25 ( Figures 1, 2 and 4).
  • All the hydraulic members of the or each jaw 3, namely the hydrostatic nut 9 and the hydrostatic pockets 19 can be fed by means of a pump 36 ( Figure 5 and Figure 7) from a reservoir 36 ' by a pipe 26 which can be advantageously supported by a metal arm 27 which is connected to a chain 28 for cables ensuring the mobility of the pipe 26.
  • the chain 28 can also be provided to ensure the mobility of the electrical cables connecting the corresponding force sensor 5 .
  • each of these pockets is fed by a regulation module 19 'of the membrane regulator type via pierced conduits 37 in the slid forming part 1 1 of the carriage 3.
  • Each pocket 19 has a substantially flat surface on which the oil flows with a pressure adapted to maintain the flight height between the guide rail 10 and the slide 1 1 of the carriage 3.
  • the dimensional characteristics of the pockets 19 and each associated regulator 19 ' can be chosen specifically with respect to the forces of the application (actuating force and lateral / vertical forces.) Moreover dynamic analyzes can be effe ctuated to ensure optimal damping in view of the frequency, amplitude and nature of the solicitations envisaged.
  • the or each actuator 4 is therefore hydraulically regulated without an electronic control device.
  • Each force sensor 5 is used to measure the biasing forces imposed on the sample 2 and more particularly on traction or compression produced by the jaw 3 of the actuator 4 considered in translation.
  • the quasi-static modulated mono or bi axial tests can be controlled displacement or effort.
  • the actuators 4 can be driven in effort or displacement independently, synchronous, asynchronous or random.
  • the biasing means may be any type of biasing or gripping member such as for example a clamp comprising a fixing rod on the corresponding part of the jaw and more particularly on the front end face 14 of the carriage 13 concerned.
  • each force sensor 5 is fixed on the front face of the carriage 13 and that it is suitable for accommodate the associated solicitation means.
  • it can be provided a central hole in each force sensor 5 to receive the biasing means 15 corresponding, for example the clamping rod of a clamp, so as to allow the easy and removable mounting of the various means of solicitation 15 on the corresponding jaws.
  • Each force sensor 5 can then have an integrated mandrel system allowing clamping of the biasing member used.
  • the present invention may advantageously provide means for protecting and retaining the oil such as bellows 29 which keep the oil gushing from the hydrostatic screw / nut system and hydrostatic pockets 19 in the recovery zone and avoid external pollution while ensuring the longevity of the oil.
  • the hydraulic unit which supplies all of the hydrostatic means according to the present invention can be provided to deliver a constant pressure of about 120 bar and that the oil is distributed to each actuator 4 with a continuously regulated temperature.
  • hydrostatic means namely each hydrostatic bearing 8, each hydrostatic nut 9 or hydrostatic pocket 19, according to the present invention, is that they do not require any servovalve or distributor type control system. Indeed, these hydrostatic means 8, 9 and 19 require only a supply of oil under pressure and a regulation module 19 'for each hydrostatic pocket 19.
  • the present invention may comprise other ancillary elements, not shown, such as a power supply cabinet or a manual control device of the touch screen type.
  • each actuator 4 is capable of performing dynamic stresses with increasing elongation or not with the peculiarity of damping or eliminating any parasitic vibratory phenomenon.
  • the control system ensures the smooth running of the test and integrates servo loops in position, speed and force.
  • the force control loops can be realized by means of the incremental encoder 33 of the rotary motor 6 and by measuring the deformation of the sample 2, for example by an optical camera, not shown.
  • the test device can be controlled by a deformation measurement of the sample 2.
  • the actuators 4 can be controlled in a coupled manner, more particularly in the case of the preferred embodiment comprising four actuators acting in a bi-axial configuration with two axes of orthogonal stressing them. In this case, either an identical level of deformation / force is imposed in the two orthogonal stressing directions, or a deformation / force ratio is imposed between these two directions. In these two cases, the four actuators 4 operate independently of one another and receive a speed or force instruction and seek to ensure this instruction, identical or different.
  • the device according to the present invention is capable of carrying out any mode of stressing (mono or bi-axial traction, mono or bi-axial compression, shearing, bending) when it is equipped with biasing means 15, in particular gripping members, which are suitable more particularly placed each downstream of the corresponding force sensor 5.
  • Another characteristic of the present invention makes it possible to carry out purely monotonous or cyclic loadings of the fatigue type.
  • the present invention may further provide an additional biasing axis at a certain angle with the plane containing the axes of stress of the actuators 4 and preferably passing through a central point of the upper surface of the frame 1 located equidistant from the actuators 4.
  • additional axis may be provided to support cameras, preferably optical or thermal, or an additional actuator 4 more particularly to perform perforation or flexure tests on the sample 2.
  • each actuator pair 4 of a biasing assembly receives a speed or force instruction corresponding to a ramp-shaped signal to which is superimposed a sinusoidal signal.
  • the parameters of this resulting signal are chosen according to the dimensions and of the material of the sample 2 to be tested and may be variable from one direction orthogonal to the other.
  • the instruction is generated by the user by means of a microcomputer 30 and transmitted to a control interface 31 through an interface 32.
  • the microcomputer 30 comprises calculation means which are able to record the data from the force sensors and the incremental encoders 33 and secondly to send the operating instructions to the rotary motor 6 through the control interface 31.
  • Each actuator 4 thus operates in a closed loop with a force or speed reference intended to deform the sample 2 connected to the corresponding force sensor 5 by means of a gripping member 15, such as for example a clamp, placed downstream of the force sensor 5 adapted to receive and maintain the biasing position in front of the carriage 13 corresponding.
  • the control also provides independent or coupled operation between the two orthogonal directions of stress and the coupled mode requires a control adapted to the management of the four actuators 4, only two of which are shown in Figure 6, simultaneously and ensures zero displacement of the point Central of the sample 2.
  • the data from the sensors 5 is acquired and processed by the microcomputer 30 via an interface 35 to characterize the sample 2 tested.
  • the interfaces 31, 32, 35 are analog / digital converters.
  • FIG. 8 it is possible to see a characteristic force / displacement curve of a modulated quasi-static traction mono-axial biasing performed with a test device according to the present invention on a filament-shaped sample 2 made from of a polymer material calculated by the calculation means of the microcomputer 30.
  • FIG. 9 presents an intermediate result which reveals the phase difference existing between the imposed modulated displacement and the force.
  • the signal represented has been demodulated to show only the cyclic modulated part.
  • FIG. 11 shows the advantage of the present invention with respect to the known devices by presenting the evolution of the phase shift angle d as a function of the elongation of a polyamide wire at ambient temperature during a quasi traction test. -static modulated.
  • the angle d is determined by measuring the orientation of the major axis of the hysteresis loops on each modulation period.
  • the hysteresis curves are obtained by demodulation of the dynamic signal with respect to the quasi-static signal, then by retracing the evolution of the force as a function of the dynamic elongation of the sample 2.
  • test device and the treatment methods that are the subject of the present invention clearly demonstrate a viscoelastic behavior from the beginning of the solicitation.
  • FIG. 12 represents an abacus of a test device according to the present invention sized to develop a working force of 25 kN.
  • the coordinates of the point (1; 26, 53) indicate a dynamic elongation or modulated displacement of 1 mm for a frequency of 26.53 Hz.

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Abstract

The subject of the present invention is a method of driving in a quasi-static and modulated manner a test device for trialling mechanical loadings on a sample (2) produced essentially on the basis of one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behaviours, allowing the characterization of the mechanical behaviour of the sample (2) and of the modelling of this behaviour, said device comprising at least one mechanical loading assembly (3, 4) comprising a least one actuator (4) making it possible to move a gripping means in axial displacement, along an axis of the sample (2) held in the loading position. It consists essentially, on the basis of a computer, in controlling the or each actuator by sending and by injecting into the latter a signal representative of a speed setting or force setting, said signal being a sinusoidal modulated signal v(t) comprising a quasi-static component and a sinusoidal dynamic component. Its subject is also a test device suitable for implementing the method.

Description

Procédé de pilotage de façon quasi-statique et modulée d'un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon et dispositif d'essais convenant à la mise en œuvre dudit procédé  A method of quasi-statically and modulated control of a device for testing mechanical stresses on a sample and a test device suitable for implementing said method
La présente invention concerne le domaine des essais de sollicitations mécaniques sur les matériaux en vue de permettre la caractérisation de leur comportement mécanique et de la modélisation de ce comportement et a pour objet un procédé de pilotage de façon quasi- statique et modulée d'un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon, plus particulièrement réalisé à partir d'un ou plusieurs matériaux présentant des comportements viscoélastoplastiques, permettant la caractérisation du comportement mécanique de l'échantillon et de la modélisation de ce comportement. Elle a également pour objet un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques convenant à la mise en œuvre dudit procédé. The present invention relates to the field of mechanical stress tests on materials with a view to enabling the characterization of their mechanical behavior and the modeling of this behavior and relates to a quasi-static and modulated method of controlling a device mechanical stress tests on a sample, more particularly made from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behavior, allowing the characterization of the mechanical behavior of the sample and the modeling of this behavior. It also relates to a mechanical stress testing device suitable for implementing said method.
On sait que les matériaux polymériques ou biologiques ou les structures à base de tels matériaux ou des assemblages de ces mêmes matériaux présentent des comportements viscoélastoplastiques. Ceci se traduit par le fait que le comportement mécanique dépend du temps et varie donc en fonction de la vitesse de sollicitation.  It is known that polymeric or biological materials or structures based on such materials or assemblies of these same materials exhibit viscoelastoplastic behaviors. This results in the fact that the mechanical behavior depends on the time and therefore varies according to the speed of stress.
Afin de pouvoir modéliser et prévoir le comportement mécanique de tels matériaux, il est nécessaire de les solliciter à différentes vitesses pour identifier les composantes réversibles et irréversibles de la réponse mécanique.  In order to be able to model and predict the mechanical behavior of such materials, it is necessary to solicit them at different speeds to identify the reversible and irreversible components of the mechanical response.
Ces composantes traduisent des phénomènes de nature différente selon que l'on teste un matériau continu, par exemple une membrane élastomérique, ou un composite ou une structure telle qu'un tissu ou autre textile.  These components translate phenomena of different nature depending on whether a continuous material is tested, for example an elastomeric membrane, or a composite or a structure such as a fabric or other textile.
Le comportement mécanique est fortement dépendant de la vitesse de sollicitation et est également lié au niveau d'allongement imposé à l'échantillon réalisé à partir de tels matériaux. En effet, les matériaux viscoélastoplastiques doivent être caractérisés dans leur domaine élastique et plastique. Ceci nécessite de pouvoir atteindre des niveaux de déformation très importants de part la grande déformabilité de ces matériaux (parfois jusqu'à 200 %). The mechanical behavior is strongly dependent on the speed of stress and is also related to the required level of elongation to the sample made from such materials. Indeed, the viscoelastoplastic materials must be characterized in their elastic and plastic field. This requires to be able to achieve very large deformation levels due to the high deformability of these materials (sometimes up to 200%).
Le mode de sollicitation imposé à l'échantillon dans de tels essais est censé pouvoir refléter au maximum leurs conditions réelles d'utilisation. Bien souvent ce type de matériau orthotrope est soumis à des charges multidirectionnelles dans les conditions réelles d'utilisation.  The mode of stress imposed on the sample in such tests is supposed to reflect as much as possible their actual conditions of use. This type of orthotropic material is often subjected to multidirectional loads under real conditions of use.
Le principe d'un essai mécanique qui consistent à réaliser des essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon ou éprouvette est toujours de piloter soit une grandeur de vitesse, soit une grandeur de force et de mesurer la réponse en force pour le premier cas ou en position pour le deuxième cas.  The principle of a mechanical test consisting of performing mechanical stress tests on a sample or test piece is always to control either a speed or a force magnitude and to measure the force response for the first case or in position. for the second case.
Les dispositifs connus actuellement permettent de réaliser de tels essais de sollicitation mécaniques, de manière cyclique ou non, d'une part, soit de façon quasi-statique, soit de façon quasi-dynamique ou dynamique, et, d'autre part, soit en effectuant une sollicitation mono-axiale sur l'échantillon, c'est-à-dire selon un axe de l'échantillon ou axe de chargement, généralement en traction ou en compression, soit, pour obtenir des lois de comportement encore plus en adéquation avec le matériau sollicité, en effectuant une sollicitation bi-axiale sur l'échantillon, c'est-à- dire selon deux axes de l'échantillon, généralement orthogonaux entre eux.  The currently known devices make it possible to perform such mechanical stress tests, cyclically or otherwise, on the one hand, either quasi-statically, or quasi-dynamically or dynamically, and, on the other hand, either performing a single-axial stress on the sample, that is to say along an axis of the sample or loading axis, generally in tension or in compression, or, to obtain laws of behavior even more in adequacy with the biased material, by performing a bi-axial stress on the sample, that is to say along two axes of the sample, generally orthogonal to each other.
Ces dispositifs d'essais connus, qui permettent également de réaliser d'autres types de sollicitation, par exemple en flexion ou en cisaillement, sont utilisés pour la détermination des constantes élastiques, plastiques et visqueuses des matériaux et comprennent usuellement au moins un ensemble de sollicitation mono axial fixé sur une surface support, généralement horizontale, d'un bâti et composé de deux mors de sollicitation situés en vis-à-vis et d'au moins un actionneur, l'un au moins des deux mors de chaque ensemble étant susceptible d'être entraîné, au moyen de l'actionneur ou de l'un des actionneurs, en déplacement axial ou en translation, selon un axe de l'échantillon placé et maintenu en position de sollicitation entre ces derniers, sur la surface support en rapprochement ou en éloignement par rapport à l'autre mors. These known test devices, which also make it possible to perform other types of stress, for example in bending or shearing, are used to determine the elastic, plastic and viscous constants of the materials and usually comprise at least one solicitation assembly. mono axial fixed on a support surface, generally horizontal, a frame and composed of two jaws biasing vis-à-vis and at least one actuator, at least one of the two jaws of each assembly being capable of being driven, by means of the actuator or one of the actuators, in axial displacement or in translation, along an axis of the sample placed and held in the biasing position between these the last, on the support surface moving towards or away from the other jaw.
Chaque mors comprend au moins un organe de sollicitation, tel que par exemple une pince de préhension ou autre moyen de préhension, apte à exercer une force ou charge de sollicitation sur l'échantillon de sorte à pouvoir effectuer des essais de sollicitation sur l'échantillon du type, notamment, traction, compression, flexion ou cisaillement.  Each jaw comprises at least one biasing member, such as, for example, a gripper or other gripping means, capable of exerting a biasing force or load on the sample so as to be able to carry out stress tests on the sample. of the type, in particular, traction, compression, bending or shearing.
Un actionneur utilisé dans de tels dispositifs est généralement du type servoélectromécanique ou servoélectrohydraulique avec des technologies de guidage adaptées à la nature de la sollicitation (quasi- statique ou dynamique).  An actuator used in such devices is generally servo-electromechanical or servo-electrohydraulic with guidance technologies adapted to the nature of the solicitation (quasi-static or dynamic).
Toutefois, si ces dispositifs permettent de mettre en œuvre des procédés de caractérisation, de façon cyclique ou non, soit quasi statique, soit dynamiques, sous différents modes de sollicitation en traction ou en compression mono ou bi-axiale ou encore en cisaillement ou en flexion, ils ne permettent pas de caractériser les propriétés viscoélastiques à différents niveaux de déformation et notamment sous gradient de déformation continu jusqu'à la rupture du matériau. En effet, elles sont prévues pour des sollicitations indépendantes soit quasi-statiques soit dynamique mais pas les deux simultanément. Ainsi la course disponible est souvent trop limitative au vue de la déformation subie par un échantillon de grande taille peu rigide et cela en particulier pour les machines dédiées à la caractérisation dynamique. Les machines dédiées à la caractérisation quasi-statique sont elles souvent limitées par les vitesses et les accélérations atteignables et la précision du déplacement.  However, if these devices make it possible to implement characterization methods, cyclically or otherwise, either quasi-static or dynamic, under different modes of stress in tension or in mono or bi-axial compression or in shear or flexion they do not make it possible to characterize the viscoelastic properties at different levels of deformation and in particular under continuous deformation gradient until the material breaks. Indeed, they are provided for independent solicitations either quasi-static or dynamic but not both simultaneously. Thus, the available stroke is often too limiting in view of the deformation experienced by a large sample that is not very stiff, especially for machines dedicated to dynamic characterization. Machines dedicated to quasi-static characterization are often limited by the speeds and accelerations achievable and the precision of the displacement.
En outre les technologies de guidage (à contact direct ou à éléments roulants) utilisées dans les dispositifs d'essais actuels génèrent des frottements et des vibrations conduisant à une usure rapide des pièces et à un manque de reproductibilité dans les sollicitations du aux erreurs de guidage ou du système de mesure ou de pilotage. In addition, the guidance technologies (direct contact or rolling element) used in the current test devices generate friction and vibrations leading to rapid wear of the parts and a lack of reproducibility in the demands of the guiding errors or the measuring system or control.
Pour remédier en grande partie à ces inconvénients d'autres dispositifs connus utilisent des technologies de guidage aérostatique associé à un moteur linéaire ou hydrostatique associé à un vérin hydraulique. Le premier type est limité en grande partie par le niveau des efforts supportés tandis que le deuxième est limité par la précision due au mode d'actionnement hydraulique.  To largely overcome these disadvantages of other known devices use aerostatic guidance technologies associated with a linear or hydrostatic motor associated with a hydraulic cylinder. The first type is limited largely by the level of the forces supported while the second is limited by the accuracy due to the hydraulic actuation mode.
Par ailleurs, les dispositifs actuels n'ont pas les caractéristiques nécessaires ou la possibilité de solliciter en quasi-statique modulée des échantillons de grandes dimensions et/ou ayant une grande déformabilité tels que les échantillons réalisés essentiellement à partir d'un ou plusieurs matériaux viscoélastoplastiques.  Furthermore, the current devices do not have the necessary characteristics or the possibility of quasi-statically quantized solicitation of samples of large dimensions and / or having a large deformability such as samples made essentially from one or more viscoelastoplastic materials. .
En outre, les technologies d'entraînement et de guidage utilisées dans les dispositifs actuels ne sont pas adaptées à la réalisation de cinématiques alliant des spécifications propres à des essais quasi-statiques et modulés à la fois, ce en termes de précision, de vitesse, d'accélération, de frottements, d'amortissement et de rigidité permettant une démodulation des informations nécessaires aux traitements des informations recueillies par les capteurs.  Moreover, the drive and guidance technologies used in current devices are not adapted to the realization of kinematics combining specifications specific to quasi-static and modulated tests at the same time, in terms of precision, speed, acceleration, friction, damping and stiffness allowing a demodulation of the information necessary for the processing of information collected by the sensors.
Enfin les méthodes ou procédés mis en œuvre par les dispositifs existants ne permettent pas de rendre possible la caractérisation des composantes réversibles et irréversibles à différents niveaux de déformation. En effet le comportement hystérétique du au caractère visqueux ou à des frottements ou à une combinaison des deux évolue considérablement en fonction du niveau de déformation/contrainte dans l'échantillon.  Finally, the methods or processes implemented by the existing devices do not make it possible to characterize the reversible and irreversible components at different levels of deformation. Indeed, the hysteretic behavior of viscosity or friction or a combination of both changes considerably depending on the level of deformation / stress in the sample.
Plus particulièrement, les méthodes et les procédés actuels ne permettent pas de caractériser des produits textiles vestimentaires afin d' alimenter des modèles numériques de simulation qui nécessitent l'obtention de certaines propriétés mécaniques. In particular, current methods and procedures do not allow the characterization of textile clothing products in order to to supply numerical simulation models that require obtaining certain mechanical properties.
La présente invention a pour but de pallier au moins à l'un de ces inconvénients en proposant un procédé de pilotage de façon quasi- statique et modulée d'un dispositif d'essais permettant de réaliser des essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon, et, notamment mais non limitativement, sur un échantillon de grandes dimensions et/ou ayant une grande déformabilité, et plus particulièrement sur un échantillon réalisé essentiellement à partir d'un ou plusieurs matériaux viscoéléastoplastiques. Un tel procédé permet plus particulièrement de caractériser des produits textiles vestimentaires.  The object of the present invention is to overcome at least one of these drawbacks by proposing a quasi-static and modulated control method of a test device making it possible to carry out mechanical stress tests on a sample, and , in particular but not exclusively, on a sample of large dimensions and / or having a large deformability, and more particularly on a sample made essentially from one or more viscoelastoplastic materials. Such a method more particularly makes it possible to characterize textile clothing products.
Pour palier à au moins l'un de ces inconvénients la présente invention propose également un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon piloté par le procédé selon la présente invention, ce suivant au moins un axe de l'échantillon, permettant de supprimer ou de diminuer fortement les bruits parasites générés par les dispositifs d'essais actuels, tout en améliorant leur robustesse et leur fiabilité et en assurant une sollicitation quasi-statique et dynamique de l'échantillon.  In order to overcome at least one of these disadvantages, the present invention also proposes a device for testing mechanical stresses on a sample driven by the method according to the present invention, according to at least one axis of the sample, making it possible to eliminate or greatly reduce the spurious noise generated by the current test devices, while improving their robustness and reliability and ensuring a quasi-static and dynamic stress of the sample.
A cet effet la présente invention a pour objet un procédé de pilotage de façon quasi-statique et modulée d'un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon réalisé essentiellement à partir d'un ou plusieurs matériaux présentant des comportements viscoélastoplastiques, permettant la caractérisation du comportement mécanique de l'échantillon et de la modélisation de ce comportement, ledit dispositif comprenant au moins un ensemble de sollicitation mécanique comprenant au moins un actionneur permettant d'entraîner un moyen ou organe de préhension ou un mors de sollicitation en déplacement axial ou en translation de l'échantillon maintenu en position de sollicitation sur une surface support, ce suivant au moins un axe de l'échantillon et, plus particulièrement dans une configuration bi axiale avec deux ensembles de sollicitation, suivant deux axes orthogonaux, To this end, the subject of the present invention is a quasi-static and modulated piloting method of a device for testing mechanical stresses on a sample made essentially from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behaviors, allowing the characterizing the mechanical behavior of the sample and modeling this behavior, said device comprising at least one mechanical stressing assembly comprising at least one actuator making it possible to drive a gripping means or member or a jaw of biasing in axial displacement or in translation of the sample held in the biasing position on a support surface, along at least one axis of the sample and, more particularly in a bi-axial configuration with two sets of stress, along two orthogonal axes,
procédé se caractérisant en ce qu'il consiste essentiellement, à partir d'un ordinateur :  characterized in that it essentially consists, from a computer:
- à commander le ou chaque actionneur en envoyant et en injectant dans ce dernier un signal représentatif d'une consigne de vitesse ou de force, ledit signal étant un signal modulé sinusoïdal v(t) comportant une composante quasi-statique et une composante dynamique sinusoïdale, et en ce que ledit signal résultant de la superposition d'une rampe et d'une sinusoïde est défini par l'équation et les paramètres, choisis en fonction des dimensions et de la matière de l'échantillon à tester, suivants :  - To control the or each actuator by sending and injecting into the latter a signal representative of a speed or force reference, said signal being a sinusoidal modulated signal v (t) comprising a quasi-static component and a sinusoidal dynamic component , and in that said signal resulting from the superposition of a ramp and a sinusoid is defined by the equation and the parameters, chosen according to the dimensions and the material of the sample to be tested, as follows:
v(t) = V0 + Asin(03 1) v (t) = V 0 + Asin (03 1)
ou  or
F(t) = F0t + Asin(03 1) F (t) = F 0 t + Asin (03 1)
avec :  with:
- v(t) : la vitesse globale en fonction du temps t,  - v (t): the global speed as a function of time t,
- V : la vitesse constante (dépendant de la taille de l'échantillon),  - V: the constant speed (depending on the size of the sample),
- A : l'amplitude de la sinusoïde,  - A: the amplitude of the sinusoid,
- 03 : la pulsation, fréquence,  - 03: the pulsation, frequency,
et où F0t représente la composante quasi-statique, pour un essai quasi-statique pur, en régime thermique isotherme, avec un taux de déformation 10"4 à 10~2 s"1 et Asin(o3 1) représente la composante dynamique sinusoïdale, pour un essai dynamique pur, en régime thermique intermédiaire, avec un taux de déformation de 102 à 104 s"1' and where F 0 t represents the quasi-static component, for a pure quasi-static test, in isothermal thermal regime, with a strain rate of 10 -4 to 10 -2 s -1 and Asin (o 3 1) represents the dynamic component sinusoidal, for a pure dynamic test, in intermediate thermal regime, with a strain rate of 10 2 to 10 4 s "1 '
ce de sorte que le ou chaque moyen ou organe de préhension ou le ou chaque mors de sollicitation soit entraîné en déplacement axial, par l'actionneur associé, à vitesse constante, grâce à la première composante, et avec une amplitude de modulation très faible au regard de l'allongement globale, grâce à la deuxième composante. this so that the or each means or gripping member or the or each jaw biasing is driven in axial displacement, by the associated actuator, at constant speed, thanks to the first component, and with a very low amplitude of modulation with regard to the overall elongation, thanks to the second component.
Un tel procédé de pilotage de façon quasi-statique modulé permet avantageusement la détermination du comportement de l'échantillon à chaque niveau de déformation pour lequel il sera possible d'obtenir plusieurs cycles de modulations qui vont permettre d'obtenir des grandeurs physiques plus particulièrement de déphasage, de raideur de conservation ou de perte qui renseignent directement sur les propriétés plus particulièrement viscoélastoplastiques de l'échantillon.  Such a quasi-statically modulated piloting method advantageously makes it possible to determine the behavior of the sample at each level of deformation for which it will be possible to obtain several cycles of modulations which will make it possible to obtain physical quantities, more particularly of dephasing, stiffness conservation or loss that directly inform the properties particularly viscoelastoplastic sample.
La présente invention a également pour objet un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon convenant à la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, comprenant un bâti comportant au moins une surface support supportant au moins un ensemble de sollicitation composé de deux mors de sollicitation positionnés en vis-à- vis et d'au moins un actionneur, l'un au moins des deux mors du ou de chaque ensemble de sollicitation étant apte à être entraîné, au moyen de l'actionneur ou de l'un des actionneurs, en déplacement axial ou linéaire, selon un axe de l'échantillon placé et maintenu en position de sollicitation entre ces derniers, sur la surface support pour être rapproché ou éloigné de l'autre mors, chaque mors étant prévu pour pouvoir exercer une force ou charge de sollicitation de nature quasi-statique et modulée sur l'échantillon et comporte un capteur de force servant à mesurer les forces de sollicitation produites par le mors concerné sur l'échantillon, et se caractérise essentiellement :  Another subject of the present invention is a device for testing mechanical stresses on a sample that is suitable for implementing the method according to the present invention, comprising a frame comprising at least one support surface supporting at least one biasing assembly composed of two biasing jaws positioned opposite each other and at least one actuator, at least one of the two jaws of the or each biasing assembly being able to be driven, by means of the actuator or one actuators, in axial or linear displacement, along an axis of the sample placed and maintained in the biasing position between them, on the support surface to be brought closer to or away from the other jaw, each jaw being provided to be able to exert force or load of quasi-static nature and modulated on the sample and includes a force sensor for measuring the forces of stress produced by the relevant jaw on the sample, and is essentially characterized by:
- en ce qu'il comprend des moyens de guidage linéaire hydrostatique du ou de chaque mors susceptible d'être entraîné en déplacement axial,  in that it comprises hydrostatic linear guide means of the or each jaw capable of being driven in axial displacement,
- en ce que le ou chaque actionneur comprend des moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques aptes à actionner le déplacement axial du mors correspondant, - et en ce qu'il comporte un système de pilotage de façon quasi- statique et modulée dudit dispositif et un système d'acquisition et de traitement des données mesurées par chaque capteur de force. in that the or each actuator comprises mechanical and hydrostatic drive means able to actuate the axial displacement of the corresponding jaw, and in that it comprises a control system in a quasi-static and modulated manner of said device and a data acquisition and processing system measured by each force sensor.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :  The invention will be better understood thanks to the following description, which relates to a preferred embodiment, given by way of non-limiting example, and explained with reference to the attached schematic drawings, in which:
- la figure 1 est une vue en perspective du dispositif d'essais selon la présente invention avec deux ensembles de sollicitations permettant un fonctionnement bi axial, selon deux axes de sollicitation orthogonaux,  FIG. 1 is a perspective view of the test device according to the present invention with two sets of stresses allowing a bi-axial operation, according to two orthogonal stressing axes,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un actionneur et du chariot associé du dispositif d'essais représenté sur la figure 1 dans un mode de réalisation préférentiel,  FIG. 2 is a perspective view of an actuator and the associated slide of the test device shown in FIG. 1 in a preferred embodiment,
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'actionneur et du chariot associé représentés sur la figure 2 en configuration de fixation sur le bâti,  FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the actuator and the associated carriage shown in FIG. 2 in the configuration of attachment to the frame,
- la figure 4 est une vue de face et en coupe transversale d'un actionneur et du chariot associé représentés sur la figure 1 , en situation de butée du chariot mobile,  FIG. 4 is a front view in cross section of an actuator and of the associated carriage shown in FIG. 1, in the abutment situation of the mobile carriage;
- la figure 5 est une vue en perspective et en transparence d'un chariot du dispositif d'essais représenté sur la figure 1,  FIG. 5 is a perspective and transparency view of a trolley of the test device shown in FIG. 1;
- la figure 6 est une représentation schématique d'un ensemble de sollicitation en situation de sollicitation d'un échantillon en forme de filament, du système de pilotage et du système d'acquisition et de traitement des données,  FIG. 6 is a diagrammatic representation of a set of solicitation in a situation of solicitation of a filament-shaped sample, of the control system and of the data acquisition and processing system,
- la figure 7 est une représentation schématique des circuits d'alimentation hydraulique d'un actionneur et des moyens de guidage linéaire hydrostatique du dispositif d'essais selon la présente invention, la figure 8 montre une courbe caractéristique force/déplacement mono axiale du filament polymère sollicité et déformé représenté sur la figure 6, FIG. 7 is a diagrammatic representation of the hydraulic supply circuits of an actuator and the hydrostatic linear guide means of the test device according to the present invention, FIG. 8 shows a characteristic axial force / displacement curve of the stressed and deformed polymeric filament shown in FIG. 6,
- la figure 9 montre un signal faisant apparaître la partie modulée cyclique,  FIG. 9 shows a signal showing the cyclic modulated part,
- la figure 10 montre un ensemble de boucles d'hystérèse calculées à partir du résultat représenté sur la figure 9,  FIG. 10 shows a set of hysteresis loops calculated from the result shown in FIG. 9,
- la figure 1 1 montre l'évolution de l'angle de déphasage en fonction de l'allongement d'un fil de polyamide à température ambiante durant un essai de traction quasi- statique modulé réalisé avec un dispositif selon la présente invention,  FIG. 11 shows the evolution of the phase shift angle as a function of the elongation of a polyamide wire at ambient temperature during a modulated quasi-static tensile test carried out with a device according to the present invention,
- la figure 12 montre un abaque d'un dispositif selon la présente invention.  - Figure 12 shows an abacus of a device according to the present invention.
Les figures montrent un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques, selon la présente invention, sur un échantillon 2 réalisé essentiellement à partir d'un ou plusieurs matériaux présentant des comportements viscoélastoplastiques, permettant la caractérisation du comportement mécanique de l'échantillon 2 et de la modélisation de ce comportement, convenant à la mise en oeuvre d'un procédé de pilotage, selon la présente invention, de façon quasi- statique et modulée d'un tel dispositif d'essais comprenant un bâti 1 comportant au moins une surface support supportant au moins un ensemble de sollicitation 3, 4 composé de deux mors 3 de sollicitation positionnés en vis-à-vis et d'au moins un actionneur 4, l'un au moins des deux mors 3 du ou de chaque ensemble de sollicitation étant apte à être entraîné, au moyen de l'actionneur 4 ou de l'un des actionneurs 4, en déplacement axial ou linéaire, selon un axe de l'échantillon 2 placé et maintenu en position de sollicitation entre ces derniers, sur la surface support 2 pour être rapproché ou éloigné de l'autre mors 3, chaque mors 3 étant prévu pour pouvoir exercer une force ou charge de sollicitation de nature quasi-statique et modulée sur l'échantillon 2 et comporte un capteur de force 5 servant à mesurer les forces de sollicitation produites par le mors 3 concerné sur l'échantillon 2. The figures show a device for mechanical stress tests, according to the present invention, on a sample 2 made essentially from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behavior, allowing the characterization of the mechanical behavior of the sample 2 and the modeling this behavior, suitable for implementing a control method, according to the present invention, in a quasi-static and modulated manner of such a test device comprising a frame 1 comprising at least one support surface supporting the less a biasing assembly 3, 4 consisting of two jaws 3 biasing positioned vis-à-vis and at least one actuator 4, at least one of the two jaws 3 or each set of solicitation being adapted to be driven, by means of the actuator 4 or one of the actuators 4, in axial or linear displacement, along an axis of the sample 2 placed and held in position stressing between these, on the support surface 2 to be moved closer to or away from the other jaw 3, each jaw 3 being provided to be able to exert a force or load biasing quasi-static and modulated on the sample 2 and comprises a force sensor 5 for measuring the biasing forces produced by the jaw 3 concerned on the sample 2.
Conformément à la présente invention, un tel dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention comprend des moyens de guidage linéaire hydrostatique 10, 1 1 du ou de chaque mors 3 susceptible d'être entraîné en déplacement axial, et le ou chaque actionneur 4 comprend des moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques 6, 7, 8, 9 aptes à actionner le déplacement axial du mors 3 correspondant.  According to the present invention, such a device for carrying out the method according to the present invention comprises hydrostatic linear guide means 10, 1 1 of the or each jaw 3 capable of being driven in axial displacement, and the or each actuator 4 comprises mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 able to actuate the axial displacement of the corresponding jaw 3.
Toujours conformément à la présente invention un tel dispositif comporte un système de pilotage 30, 31, 32 de façon quasi-statique et modulée dudit dispositif et un système d'acquisition et de traitement 30, 35 des données mesurées par chaque capteur de force 5.  Still in accordance with the present invention, such a device comprises a control system 30, 31, 32 in a quasi-static and modulated manner of said device and an acquisition and processing system 30, 35 data measured by each force sensor 5.
Toujours conformément à la présente invention, le procédé de pilotage de façon quasi-statique et modulée mis en œuvre par un tel dispositif consiste essentiellement, à partir d'un à partir d'un ordinateur :  Still in accordance with the present invention, the quasi-static and modulated piloting method implemented by such a device consists essentially of starting from a computer:
- à commander le ou chaque actionneur 4 en envoyant et en injectant dans ce dernier un signal représentatif d'une consigne de vitesse ou de force, ledit signal étant un signal modulé sinusoïdal v(t) comportant une composante quasi-statique et une composante dynamique sinusoïdale, ledit signal v(t) résultant de la superposition d'une rampe et d'une sinusoïde et étant défini par l'équation et les paramètres, choisis en fonction des dimensions et de la matière de l'échantillon 2 à tester, suivants  to control the or each actuator 4 by sending and injecting into the latter a signal representative of a speed or force reference, said signal being a sinusoidal modulated signal v (t) comprising a quasi-static component and a dynamic component sinusoidal, said signal v (t) resulting from the superposition of a ramp and a sinusoid and being defined by the equation and the parameters, chosen according to the dimensions and the material of the sample 2 to be tested, following
v(t) = V0 + Asin(03 1) v (t) = V 0 + Asin (03 1)
ou  or
F(t) = F0t + Asin(03 1) F (t) = F 0 t + Asin (03 1)
avec :  with:
- v(t) : la vitesse globale en fonction du temps t,  - v (t): the global speed as a function of time t,
- V : la vitesse constante (dépendant de la taille de l'échantillon), - A : l'amplitude de la sinusoïde, - V: the constant speed (depending on the size of the sample), - A: the amplitude of the sinusoid,
- 03 : la pulsation,  - 03: the pulsation,
et où F0t représente la composante quasi-statique, pour un essai quasi-statique pur, en régime thermique isotherme, avec un taux de déformation 10"4 à 10"2 s"1 et Asin(05 1) représente la composante dynamique sinusoïdale, pour un essai dynamique pur, en régime thermique intermédiaire, avec un taux de déformation de 102 à 104 s"1' and where F 0 t represents the quasi-static component, for a pure quasi-static test, in isothermal thermal regime, with a strain rate of 10 "4 to 10 " 2 s "1 and Asin (05 1) represents the dynamic component sinusoidal, for a pure dynamic test, in intermediate thermal regime, with a strain rate of 10 2 to 10 4 s "1 '
Ceci de sorte que le ou chaque mors de sollicitation 3 soit entraîné en déplacement axial, par l'actionneur 4 associé, à vitesse constante, grâce à la première composante, et avec une amplitude de modulation très faible au regard de l'allongement globale, grâce à la deuxième composante.  This so that the or each biasing jaw 3 is driven in axial displacement, by the associated actuator 4, at constant speed, thanks to the first component, and with a very low modulation amplitude with respect to the overall elongation, thanks to the second component.
A titre d'exemple, la valeur de l'amplitude A de la sinusoïde peut être déterminée, plus particulièrement dans le cas d'un tel dispositif d'essais, de manière à être comprise entre environ 0,05 mm et 0,2 mm. De préférence, toujours plus particulièrement dans le cas d'un tel dispositif d'essais, la valeur de l'amplitude A de la sinusoïde peut être déterminée de manière à être comprise entre 0,05 mm et 2 mm et la valeur de la pulsation 03 peut être déterminée de manière à être comprise entre 0 Hz et 20 Hz.  By way of example, the value of the amplitude A of the sinusoid can be determined, more particularly in the case of such a test device, so as to be between approximately 0.05 mm and 0.2 mm. . Preferably, more particularly in the case of such a test device, the value of the amplitude A of the sinusoid can be determined to be between 0.05 mm and 2 mm and the value of the pulse 03 can be determined to be between 0 Hz and 20 Hz.
Si on se réfère à la figure 1 , on peut voir que le dispositif d'essais selon la présente invention peut présenter avantageusement une configuration bi axiale en comportant deux ensembles de sollicitation, orientés selon deux axes orthogonaux de sollicitation.  With reference to FIG. 1, it can be seen that the test device according to the present invention can advantageously have a bi-axial configuration comprising two biasing assemblies oriented along two orthogonal axes of stress.
Le bâti 1 peut être réalisé en granit reconstitué avec une structure interne mécano soudé 12 et peut être obtenu par moulage à base de granit concassé et de résine. Cette matière composite a l'avantage d'amortir les phénomènes vibratoires, tout en ayant un module d'élasticité proche de celui-ci d'un granit. La structure mécano soudée interne 12 réduit le poids du bâti 1 sans en affecter la rigidité. Le bâti 1 ainsi obtenu peut présenter avantageusement une surface supérieure rectifiée avec une planéité d'environ 20 μηι. The frame 1 can be made of reconstituted granite with a welded internal structure 12 and can be obtained by molding with crushed granite and resin. This composite material has the advantage of damping the vibratory phenomena, while having a modulus of elasticity close to it of a granite. The internal mechanical welded structure 12 reduces the weight of the frame 1 without affecting the rigidity. The frame 1 thus obtained may advantageously have a top surface ground with a flatness of about 20 μηι.
Chaque actionneur 4 réalisé, conformément à la présente invention, selon une technologie hydrostatique décrite ci-après, peut avantageusement être fixé sur la surface support 1 " du bâti 1 constituée préférentiellement par la surface supérieure sensiblement horizontale de ce dernier.  Each actuator 4 made, according to the present invention, according to a hydrostatic technology described below, can advantageously be fixed on the support surface 1 "of the frame 1 preferably constituted by the substantially horizontal upper surface thereof.
Dans un mode de réalisation préférentiel les moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatique 6, 7, 8, 9 peuvent consister en un moteur d'entraînement 6 apte à fournir un couple d' actionnement à un système de conversion mécanique et hydrostatique 7, 8, 9, du type vis/écrou hydrostatique, permettant de convertir le mouvement de rotation dudit moteur 6 en un mouvement linéaire assurant le déplacement axial ou linéaire du mors 3 correspondant, ce sans subir d'usure et sans générer de bruit affectant les mesures.  In a preferred embodiment, the mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 may consist of a drive motor 6 capable of providing an actuating torque to a mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9, of the type screw / hydrostatic nut, for converting the rotational movement of said motor 6 in a linear movement ensuring the axial or linear displacement of the corresponding jaw 3, without undergoing wear and without generating noise affecting the measurements.
Selon une caractéristique de la présente invention, le moteur d'entraînement 6 peut être un moteur rotatif, préférentiellement un servomoteur rotatif.  According to a characteristic of the present invention, the drive motor 6 may be a rotary motor, preferably a rotary servomotor.
Un tel moteur rotatif peut posséder avantageusement un codeur incrémental 33 (figure 6), avec préférentiellement une résolution de 22 bits et une répétabilité de l'ordre de 50" arc. Un tel codeur 33 a pour fonction de servir de capteur de déplacement pour l'actionneur 4 correspondant. En outre, la répétabilité du positionnement linaire peut être préférentiellement de l'ordre 0,46 μηι.  Such a rotary motor may advantageously have an incremental encoder 33 (FIG. 6), preferably with a resolution of 22 bits and a repeatability of the order of 50 ° C. Such an encoder 33 serves to function as a displacement sensor for the first time. In addition, the repeatability of the linear positioning may preferably be of the order of 0.46 μηι.
En outre le moteur rotatif 6 peut être prévu pour être refroidi à l'air et pour fournir un couple d' actionnement maximal de 70 N.m (0 tour/minute) se traduisant par une force maximale de plus ou moins 63,6 kN.  In addition, the rotary motor 6 may be provided to be cooled in air and to provide a maximum operating torque of 70 N.m (0 rpm) resulting in a maximum force of plus or minus 63.6 kN.
D'autre part, la position du ou de chaque moteur rotatif 6 peut être déterminée de sorte que l'énergie calorifique dégagée par le ou chaque moteur rotatif 6 soit facilement évacuée et ne vienne pas perturber les autres organes de l'actionneur 4 correspondant. On the other hand, the position of the or each rotary motor 6 can be determined so that the heat energy released by the or each rotary motor 6 is easily evacuated and does not come to disturb the other organs of the corresponding actuator 4.
Par ailleurs, le système de conversion mécanique et hydrostatique 7, 8, 9 du type vis/écrou hydrostatique peut être, préférentiellement, une vis d'entraînement avec écrou hydrostatique mis au point par la société Hyprostatik Schônfeld Gmbh. Dans un tel système, supprimant tout usure entre les pièces et ne générant aucun bruit parasite, l'écrou est entraîné en déplacement linéaire sous l'effet de la rotation de la vis d'entraînement par l'intermédiaire d'un film de fluide lubrifiant tel que de l'huile, d'épaisseur maintenue quasiment constante indépendamment de la vitesse et de la contrainte exercée par les flux d'huile contrôlés par un régulateur de débit proportionnel.  Furthermore, the mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9 of the hydrostatic screw / nut type may be, preferably, a drive screw with hydrostatic nut developed by the company Hyprostatik Schonfeld GmbH. In such a system, eliminating any wear between the parts and generating no parasitic noise, the nut is driven in linear motion under the effect of the rotation of the drive screw via a film of lubricating fluid such as oil, of thickness maintained almost constant regardless of the speed and stress exerted by the oil flows controlled by a proportional flow controller.
Ainsi, dans un mode de réalisation préférentiel, le système de conversion mécanique et hydrostatique 7, 8, 9 du dispositif d'essais selon la présente invention comporte, d'une part, une vis d'entraînement 7 de préférence montée dans un palier hydrostatique 8 et étant actionnée en rotation par le moteur d'entraînement rotatif 6 et, d'autre part, un écrou 9 hydrostatique du type précité, solidaire du mors 3 correspondant et apte à être entraîné en déplacement linéaire sous l'effet de la rotation de la vis d'entraînement 7 dans l'écrou 9.  Thus, in a preferred embodiment, the mechanical and hydrostatic conversion system 7, 8, 9 of the test device according to the present invention comprises, on the one hand, a drive screw 7 preferably mounted in a hydrostatic bearing. 8 and being actuated in rotation by the rotary drive motor 6 and, on the other hand, a hydrostatic nut 9 of the aforementioned type, integral with the corresponding jaw 3 and capable of being driven in linear displacement under the effect of the rotation of the drive screw 7 in the nut 9.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 5, le ou chaque écrou 9 peut être alimenté en huile sous pression par le biais d'un tuyau 9'.  Moreover, as can be seen in Figure 5, the or each nut 9 can be supplied with oil under pressure through a pipe 9 '.
Le ou chaque mors 3 susceptible d'être entraîné en déplacement peut comprendre un chariot 13 portant, d'une part, l'écrou 9 correspondant de sorte que la rotation de la vis d'entraînement 7 dans l'écrou 9 entraîne le déplacement axial du chariot 13 et, d'autre part, les moyens de sollicitation 15 associés au capteur de force 5 correspondants. Le ou chaque chariot 13 est alors prévu pour être guidé en translation axiale grâce aux moyens de guidage linéaire hydrostatique 10, 1 1. Dans une forme de réalisation préférentielle des moyens de guidage linéaire hydrostatique 10, 1 1, ceux-ci peuvent consister en une liaison glissière constituée par une glissière de guidage 10 fixée sur ou intégrée dans la surface support du bâti 1 et par une partie de coulissement, ou coulisseau 1 1, du chariot 3 apte à glisser, par l'intermédiaire de moyens de sustentation hydrostatique 14, 19 permettant la sustentation du chariot 3 concerné sur la glissière de guidage 10 correspondante. The or each jaw 3 capable of being driven in displacement can comprise a carriage 13 carrying, on the one hand, the nut 9 corresponding so that the rotation of the drive screw 7 in the nut 9 causes the axial displacement of the carriage 13 and, on the other hand, the biasing means 15 associated with the corresponding force sensor 5. The or each carriage 13 is then provided to be guided in axial translation by the hydrostatic linear guide means 10, 1 1. In a preferred embodiment of the hydrostatic linear guide means 10, 1 1, these can consist of a slide connection constituted by a guide rail 10 fixed on or integrated in the support surface of the frame 1 and by a sliding part. or slider 1 1, the carriage 3 adapted to slide, by means of hydrostatic levitation means 14, 19 for levitation of the carriage 3 concerned on the corresponding guide rail 10.
La ou chaque liaison glissière peut être une liaison prismatique, de préférence en forme de té (figure 3 et figure 5).  The or each slide connection may be a prismatic connection, preferably in the shape of a tee (FIG. 3 and FIG. 5).
Une glissière de guidage 10 est constituée, de préférence, par des rails de guidage qui peuvent être prévus pour garantir un parallélisme, de préférence, d'environ 4 μηι par rapport à la surface de référence formée par la surface plane de la plaque 2 et les hauteurs de vols du guidage peuvent être prévus pour être égales à environ 20 μηι.  A guide rail 10 is preferably constituted by guide rails which can be provided to ensure a parallelism, preferably of about 4 μηι with respect to the reference surface formed by the flat surface of the plate 2 and the flight heights of the guidance may be provided to be equal to about 20 μηι.
En outre, l'étanchéité latérale des rails de guidage de la glissière de guidage 10 peut être avantageusement assurée par des joints d'étanchéité 27 tels que, de préférence, des joints cordes (figure 4).  In addition, the lateral sealing of the guide rails of the guide rail 10 may advantageously be provided by seals 27 such as, preferably, rope joints (Figure 4).
Dans une forme de réalisation préférentielle du chariot 13, celui-ci peut présenter une forme globalement parrallélépipédique ou cylindrique renfermant une cavité de réception 16 de la vis d'entraînement 7 et peut comporter une face d'extrémité avant 14 comportant les moyens de sollicitation 15 associés au capteur de force 5 correspondants et une face d'extrémité arrière 17 comportant l'écrou 9 (figure 3 et figure 5).  In a preferred embodiment of the carriage 13, the latter may have a generally parallelepipedal or cylindrical shape enclosing a receiving cavity 16 of the drive screw 7 and may comprise a front end face 14 comprising the biasing means 15. associated with the corresponding force sensor 5 and a rear end face 17 having the nut 9 (Figure 3 and Figure 5).
La partie formant coulisseau 1 1 du chariot 13 peut comporter au moins une poche hydrostatique 19 apte à supporter une charge verticale ou horizontale, la ou chaque poche hydrostatique 19 étant approvisionnée en huile ou autre fluide incompressible ou pratiquement incompressible de sorte à générer un film d'huile sous une pression régulée par un module de régulation 19' en fonction de la charge appliquée, le ou chaque film d'huile formant un coussin d'huile sur lequel le coulisseau est apte à glisser en sustentation de sorte que le coulissement et le glissement du ou de chaque coulisseau dans la glissière correspondante s'effectue sans frottement. The slider portion 1 1 of the carriage 13 may comprise at least one hydrostatic bag 19 adapted to support a vertical or horizontal load, the or each hydrostatic pocket 19 being supplied with oil or other incompressible or substantially incompressible fluid so as to generate a film of oil under a pressure regulated by a regulation module 19 'according to the applied load, the or each oil film forming an oil cushion on which the slide is slidable so that the sliding and sliding of the or each slider in the corresponding slide is carried out without friction.
Dans un mode de réalisation préférentiel de la présente invention la liaison prismatique est une liaison en forme de té et la partie inférieure du chariot de forme rectangulaire comporte quatre coins de glissement comportant chacun trois faces latérales 20, 21, 22, notamment deux faces latérales 21 et 22 opposées et parallèles entre elles et une face latérale 20 perpendiculaire à ces dernières, possédant chacune une poche hydrostatique 19 régulée par un module de régulation 19' de sorte que l'on retrouve douze modules de régulation 19' fixés sur le chariot 13 correspondant.  In a preferred embodiment of the present invention the prismatic connection is a tee-shaped connection and the lower part of the rectangular-shaped carriage has four sliding wedges each having three lateral faces 20, 21, 22, in particular two lateral faces 21. and 22 opposed and parallel to each other and a side face 20 perpendicular to the latter, each having a hydrostatic pocket 19 regulated by a regulation module 19 'so that there are twelve regulation modules 19' fixed on the corresponding carriage 13 .
Ainsi le ou chaque chariot 13 et partant le ou chaque mors 3 est monté coulissant par rapport aux autres mors 3 du dispositif selon la présente invention, ce sans contact puisque c'est un film sous pression qui met en sustentation hydrostatique le ou chaque chariot durant son coulissement sur la surface prévue à cet effet du bâti 1.  Thus the or each carriage 13 and therefore the or each jaw 3 is slidably mounted relative to the other jaws 3 of the device according to the present invention, without contact since it is a pressurized film which hydrostatically sustains the or each trolley during its sliding on the surface provided for this purpose of the frame 1.
La surface support 1 ' du bâti peut avantageusement comporter deux zones successives, une première zone comportant une surface d'assemblage permettant la fixation amovible du moteur d'entraînement rotatif 6 et son réglage en position axiale suivant l'axe de sollicitation grâce à des premiers moyens d'assemblage amovibles 6", 18 et, le cas échéant, le palier hydrostatique 8, et son réglage en position axiale suivant l'axe de sollicitation grâce à des seconds moyens d'assemblage amovibles 8", 18 et une seconde zone constituant une surface de base du guidage linéaire hydrostatique du mors 3 concerné, ladite seconde zone formant le cas échéant la glissière de guidage 10 de la liaison glissière.  The support surface 1 'of the frame may advantageously comprise two successive zones, a first zone comprising an assembly surface for the removable attachment of the rotary drive motor 6 and its adjustment in axial position along the axis of stressing by means of first removable assembly means 6 ", 18 and, where appropriate, the hydrostatic bearing 8, and its adjustment in axial position along the axis of stress by means of second removable assembly means 8", 18 and a second component zone a base surface of the hydrostatic linear guide of the jaw 3 concerned, said second zone possibly forming the guide rail 10 of the slide connection.
En outre,chaque ensemble composé d'un actionneur 4 et du mors 3 correspondant peut être fixé sur la surface support 1 ' du bâti 1 par l'intermédiaire d'une plaque support 1 " propre, par exemple au moyen d'inserts métalliques, préférentiellement en acier inoxydable tels que des vis vissées dans la plaque support 1 ". In addition, each assembly consisting of an actuator 4 and the corresponding jaw 3 can be fixed on the support surface 1 'of the frame 1 by means of a clean support plate 1 ", for example by means of metal inserts, preferably stainless steel such as screws screwed into the support plate 1 ".
Plus particulièrement, la première zone peut comporter un évidement pratiqué dans la surface support , le cas échéant dans la plaque support 1 ", pour former une glissière de positionnement 18, de préférence en queue d'aronde, destinée à recevoir une première pièce intermédiaire 6' et une seconde pièce intermédiaire 8', de préférence chacune en forme d'équerre, comportant chacune un socle respectivement 6" et 8" d'accouplement et de glissement formant coulisseau permettant leur réglage en position suivant l'axe de sollicitation correspondant, par translation dans la glissière de positionnement 18. La forme en queue d'aronde présente l'avantage de fournir une mise en position précise tout en conservant une possibilité de translater les première et seconde pièces accouplées dans la glissière. Ceci assure un réglage en position des première et seconde pièces intermédiaire 6' et 8' tout en fournissant un moyen simple et efficace pour leur assemblage de façon amovible sur la plaque support 1 ".  More particularly, the first zone may comprise a recess formed in the support surface, where appropriate in the support plate 1 ", to form a positioning slide 18, preferably a dovetail, intended to receive a first intermediate part 6 and a second intermediate piece 8 ', preferably each in the shape of a square, each having a base respectively 6 "and 8" of coupling and sliding forming a slide allowing their adjustment in position along the axis of corresponding stress, by translation in the positioning slide 18. The dovetail shape has the advantage of providing precise positioning while retaining the possibility of translating the first and second coupled parts into the slide. first and second intermediate parts 6 'and 8' while providing a simple and effective means for their assembly n removable on the support plate 1 ".
La première pièce intermédiaire 6' est prévue pour permettre la fixation et le réglage en position de fonctionnement du moteur d'entraînement 6 et la seconde pièce intermédiaire 8' est prévue pour permettre la fixation et le réglage en position du palier hydrostatique 8 (figures 1 à 3).  The first intermediate part 6 'is provided to allow the attachment and adjustment in the operating position of the drive motor 6 and the second intermediate part 8' is provided to allow the fixing and adjustment in position of the hydrostatic bearing 8 (FIG. at 3).
Ainsi lorsque la position désirée est atteinte, il suffit de brider les pièces intermédiaires 6' et 8' en équerre sur la queue d'aronde à l'aide de brides 23 et 23' (figure 1).  Thus, when the desired position is reached, it is sufficient to clamp the intermediate pieces 6 'and 8' at right angles to the dovetail using flanges 23 and 23 '(Figure 1).
La seconde zone peut être plus particulièrement une surface plane, présentant de préférence une planéité de l'ordre de 4 μηι. Par ailleurs, on peut voir sur la figure 4, qu'au niveau de cette surface plane, est pratiqué un évidement central 24 formant une cuve destinée à récupérer l'huile ou autre fluide incompressible provenant des moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques 6, 7, 8, 9 et des moyens de guidage linéaire hydro statique 10, 1 1. L'huile récupérée est ensuite acheminée vers un groupe hydraulique, non représenté, par le biais de raccords hydrauliques 25 (figures 1, 2 et 4). The second zone may be more particularly a flat surface, preferably having a flatness of the order of 4 μηι. Furthermore, it can be seen in FIG. 4 that, at this level surface, a central recess 24 is formed forming a tank intended to recover the oil or other incompressible fluid coming from the mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9 and linear guide means Hydro static 10, 1 1. The recovered oil is then conveyed to a hydraulic unit, not shown, through hydraulic connections 25 (Figures 1, 2 and 4).
L'ensemble des organes hydrauliques du ou de chaque mors 3, à savoir l'écrou hydrostatique 9 et les poches hydrostatiques 19 peut être alimenté au moyen d'une pompe 36 (figure 5 et figure 7) à partir d'un réservoir 36' par un tuyau 26 qui peut être avantageusement supporté par un bras métallique 27 auquel est reliée une chaîne 28 pour câbles assurant la mobilité du tuyau 26. La chaîne 28 peut également être prévue pour assurer la mobilité des câbles électriques reliant le capteur de force 5 correspondant.  All the hydraulic members of the or each jaw 3, namely the hydrostatic nut 9 and the hydrostatic pockets 19 can be fed by means of a pump 36 (Figure 5 and Figure 7) from a reservoir 36 ' by a pipe 26 which can be advantageously supported by a metal arm 27 which is connected to a chain 28 for cables ensuring the mobility of the pipe 26. The chain 28 can also be provided to ensure the mobility of the electrical cables connecting the corresponding force sensor 5 .
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 7, où seul six des douze poches sont représentées à titre d'exemple, chacune de ces poches est alimentée par un module de régulation 19' du type régulateur à membrane via des conduits percés 37 dans la partie en té formant coulisseau 1 1 du chariot 3. Chaque poche 19 a une surface sensiblement plane sur laquelle s'écoule de façon liminaire l'huile avec une pression adaptée pour maintenir la hauteur de vol entre le rail de guidage 10 et le coulisseau 1 1 du chariot 3. Le régulateur 19' reçoit de l'huile sous pression et transfert vers la poche 19 correspondante une huile à une pression régulée en fonction de la force qui s'exerce sur ladite poche 19. Les caractéristiques dimensionnelles des poches 19 et de chaque régulateur 19' associé peuvent être choisies spécifiquement par rapport aux forces de l'application (force d'actionnement et forces latérales/verticales. De plus des analyses dynamiques peuvent être effectuées pour assurer un amortissement optimal au vu de la fréquence, de l'amplitude et de la nature des sollicitations envisagées. Le ou chaque actionneur 4 est donc régulé hydrauliquement sans organe de contrôle électronique.  Moreover, as can be seen in FIG. 7, where only six of the twelve pockets are represented by way of example, each of these pockets is fed by a regulation module 19 'of the membrane regulator type via pierced conduits 37 in the slid forming part 1 1 of the carriage 3. Each pocket 19 has a substantially flat surface on which the oil flows with a pressure adapted to maintain the flight height between the guide rail 10 and the slide 1 1 of the carriage 3. The regulator 19 'receives pressurized oil and transfer to the corresponding pocket 19 an oil at a pressure regulated according to the force exerted on said pocket 19. The dimensional characteristics of the pockets 19 and each associated regulator 19 'can be chosen specifically with respect to the forces of the application (actuating force and lateral / vertical forces.) Moreover dynamic analyzes can be effe ctuated to ensure optimal damping in view of the frequency, amplitude and nature of the solicitations envisaged. The or each actuator 4 is therefore hydraulically regulated without an electronic control device.
Chaque capteur de force 5 sert à mesurer les efforts de sollicitation imposés à l'échantillon 2 et plus particulièrement des efforts de traction ou de compression produits par le mors 3 de l'actionneur 4 considéré en translation. Each force sensor 5 is used to measure the biasing forces imposed on the sample 2 and more particularly on traction or compression produced by the jaw 3 of the actuator 4 considered in translation.
Selon une autre caractéristique de la présente invention les essais quasi-statiques modulés mono ou bi axiaux peuvent être pilotés en déplacement ou en effort. D'autre part, les actionneurs 4 peuvent être pilotés en effort ou en déplacement de manière indépendante, synchrone, asynchrone ou aléatoire.  According to another characteristic of the present invention the quasi-static modulated mono or bi axial tests can be controlled displacement or effort. On the other hand, the actuators 4 can be driven in effort or displacement independently, synchronous, asynchronous or random.
Ces modes de fonctionnement nécessitent l'utilisation de boucles d'asservissement sur la base des informations fournies par le couple moteur du moteur rotatif 6, ce de manière à assurer une consigne de force à chaque capteur de force 5.  These operating modes require the use of servo loops on the basis of the information provided by the engine torque of the rotary motor 6, so as to provide a force setpoint to each force sensor 5.
Les moyens de sollicitation peuvent être tout type d'organe de sollicitation ou de préhension tel que par exemple une pince comportant une tige de fixation sur la partie correspondante du mors et plus particulièrement sur la face d'extrémité avant 14 du chariot 13 concerné.  The biasing means may be any type of biasing or gripping member such as for example a clamp comprising a fixing rod on the corresponding part of the jaw and more particularly on the front end face 14 of the carriage 13 concerned.
Dans un mode de réalisation préférentiel des moyens de sollicitation 15 de chaque mors 3 associés à un capteur de force 5, la présente invention peut prévoir que chaque capteur de force 5 soit fixé sur la face avant du chariot 13 et qu'il soit apte à accueillir les moyens de sollicitation 15 associés. A cet effet il peut être prévu un trou central dans chaque capteur de force 5 pour recevoir les moyens de sollicitation 15 correspondant, par exemple la tige de fixation d'une pince, ce de façon à permettre le montage aisé et amovible des différents moyens de sollicitation 15 sur les mors correspondants. Chaque capteur de force 5 peut alors présenter un système de mandrin intégré permettant la fixation par serrage de l'organe de sollicitation utilisé.  In a preferred embodiment of the biasing means 15 of each jaw 3 associated with a force sensor 5, the present invention can provide that each force sensor 5 is fixed on the front face of the carriage 13 and that it is suitable for accommodate the associated solicitation means. For this purpose it can be provided a central hole in each force sensor 5 to receive the biasing means 15 corresponding, for example the clamping rod of a clamp, so as to allow the easy and removable mounting of the various means of solicitation 15 on the corresponding jaws. Each force sensor 5 can then have an integrated mandrel system allowing clamping of the biasing member used.
Par ailleurs, la présente invention peut avantageusement prévoir des moyens de protection et de retenue de l'huile tels que des soufflets 29 qui maintiennent l'huile jaillissant du système vis/écrou hydrostatique et des poches hydrostatiques 19 dans la zone de récupération et évitent la pollution extérieure tout en assurant la pérennité de l'huile. Moreover, the present invention may advantageously provide means for protecting and retaining the oil such as bellows 29 which keep the oil gushing from the hydrostatic screw / nut system and hydrostatic pockets 19 in the recovery zone and avoid external pollution while ensuring the longevity of the oil.
Le groupe hydraulique qui alimente l'ensemble des moyens hydrostatiques selon la présente invention peut être prévu pour délivrer une pression constante d'environ 120 bars et pour que l'huile soit distribuée à chaque actionneur 4 avec une température régulée en permanence.  The hydraulic unit which supplies all of the hydrostatic means according to the present invention can be provided to deliver a constant pressure of about 120 bar and that the oil is distributed to each actuator 4 with a continuously regulated temperature.
L'avantage des moyens hydrostatiques, à savoir chaque palier hydrostatique 8, chaque écrou hydrostatique 9 ou chaque poche hydrostatique 19, selon la présente invention, est qu'ils ne nécessitent aucun système de commande du type servovalve ou distributeur. En effet ces moyens hydrostatiques 8, 9 et 19 ne nécessitent qu'une alimentation en huile sous pression et un module de régulation 19' pour chaque poche hydrostatique 19.  The advantage of the hydrostatic means, namely each hydrostatic bearing 8, each hydrostatic nut 9 or hydrostatic pocket 19, according to the present invention, is that they do not require any servovalve or distributor type control system. Indeed, these hydrostatic means 8, 9 and 19 require only a supply of oil under pressure and a regulation module 19 'for each hydrostatic pocket 19.
On notera que lorsqu'une poche hydrostatique 19 est sollicitée, la pression différentielle, c'est-à-dire la pression de la pompe moins la pression de la poche hydrostatique 19, diminue mais avec la particularité que le débit augmente grâce au concept utilisé dans le module de régulation 19' concerné. Ceci a pour avantage de conférer à chaque poche hydrostatique 19 une rigidité accrue par rapport à des systèmes à capillaire où le débit diminue avec une pression différentielle diminuant.  Note that when a hydrostatic pocket 19 is biased, the differential pressure, that is to say the pressure of the pump less the pressure of the hydrostatic pocket 19, decreases but with the particularity that the flow increases thanks to the concept used in the regulation module 19 'concerned. This has the advantage of giving each hydrostatic pocket 19 increased rigidity compared to capillary systems where the flow rate decreases with a decreasing differential pressure.
On notera également que la rigidité statique et dynamique, la fréquence propre, la pression d'alimentation, la membrane de chaque module de régulation, les dimensions des poches hydrostatiques seront dimensionnés et calculés spécifiquement pour les contraintes de l'application.  It should also be noted that the static and dynamic stiffness, the natural frequency, the supply pressure, the membrane of each control module, the dimensions of the hydrostatic pockets will be dimensioned and calculated specifically for the constraints of the application.
La présente invention peut comporter d'autres éléments annexes, non représentés, tels qu'une armoire d'alimentation électrique ou un organe de pilotage manuel du type écran tactile.  The present invention may comprise other ancillary elements, not shown, such as a power supply cabinet or a manual control device of the touch screen type.
Grâce à la technologie hydrostatique utilisé dans le dispositif d'essais selon la présente invention, tant pour la partie actionnement (moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques 6, 7, 8, 9) que pour la partie guidage (moyens de guidage linéaire hydrostatique 10 ,1 1), chaque actionneur 4 est capable de réaliser des sollicitations dynamiques avec un allongement croissant ou non avec la particularité d'amortir ou de supprimer tout phénomène vibratoire parasite. Thanks to the hydrostatic technology used in the test device according to the present invention, both for the actuation part (Mechanical and hydrostatic drive means 6, 7, 8, 9) that for the guide portion (hydrostatic linear guide means 10, 1 1), each actuator 4 is capable of performing dynamic stresses with increasing elongation or not with the peculiarity of damping or eliminating any parasitic vibratory phenomenon.
Le système de pilotage selon la présente invention assure le bon déroulement de l'essai et intègre des boucles d'asservissement en position, vitesse et force. Les boucles d'asservissement en force peuvent être réalisées grâce au codeur incrémental 33 du moteur rotatif 6 et grâce à une mesure de déformation de l'échantillon 2, par exemple par une caméra optique, non représentée.  The control system according to the present invention ensures the smooth running of the test and integrates servo loops in position, speed and force. The force control loops can be realized by means of the incremental encoder 33 of the rotary motor 6 and by measuring the deformation of the sample 2, for example by an optical camera, not shown.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif d'essais peut être piloté par une mesure de déformation de l'échantillon 2.  According to another characteristic of the present invention, the test device can be controlled by a deformation measurement of the sample 2.
En plus de ces boucles de régulation, les actionneurs 4 peuvent être pilotés de façon couplés, plus particulièrement dans le cas du mode de réalisation préférentiel comportant quatre actionneurs agissant dans une configuration bi axial avec deux axes de sollicitations orthogonaux entre eux. Dans ce cas, soit on impose un niveau identique de déformation/force dans les deux directions de sollicitation orthogonales, soit on impose un rapport de déformation/force entre ces deux directions. Dans ces deux cas, les quatre actionneurs 4 fonctionnent indépendamment l'un de l'autre et reçoivent une consigne de vitesse ou de force et cherchent à assurer cette consigne, identique ou différente.  In addition to these control loops, the actuators 4 can be controlled in a coupled manner, more particularly in the case of the preferred embodiment comprising four actuators acting in a bi-axial configuration with two axes of orthogonal stressing them. In this case, either an identical level of deformation / force is imposed in the two orthogonal stressing directions, or a deformation / force ratio is imposed between these two directions. In these two cases, the four actuators 4 operate independently of one another and receive a speed or force instruction and seek to ensure this instruction, identical or different.
Ces consignes et les paramètres des boucles de régulation sont bien sûr adaptés en fonction des différents modes de sollicitation (traction/compression bi axiale, cisaillement) et de la cinématique souhaitée (quasi-statique, quasi dynamique, dynamique, cyclique, quasi-statique modulé). Le dispositif d'essais selon la présente invention permet ainsi de réaliser des essais où la position du point central de l'échantillon 2 reste constante en cours d'essai. Ceci nécessite un fonctionnement couplé des actionneurs 4 dans les deux directions orthogonales. Si le point central se déporte dans une direction, la commande devra être adaptée dans l'autre direction orthogonale et inversement. La valeur de correction constitue d'ailleurs une indication de couplage de l'échantillon 2 These setpoints and the parameters of the control loops are of course adapted according to the different modes of loading (traction / bi-axial compression, shear) and the desired kinematics (quasi-static, quasi-dynamic, dynamic, cyclic, quasi-static modulated ). The test device according to the present invention thus makes it possible to carry out tests in which the position of the central point of the sample 2 remains constant during the test. This requires a coupled operation of the actuators 4 in both orthogonal directions. If the central point is displaced in one direction, the control must be adapted in the other orthogonal direction and vice versa. The correction value is also an indication of the coupling of the sample 2
Ainsi le dispositif selon la présente invention est susceptible de réaliser tout mode de sollicitation (traction mono ou bi axiale, compression mono ou bi axiale, cisaillement, flexion) lorsqu'il est équipé des moyens de sollicitation 15, notamment des organes de préhension, idoines plus particulièrement placés chacun en aval du capteur de force 5 correspondant.  Thus, the device according to the present invention is capable of carrying out any mode of stressing (mono or bi-axial traction, mono or bi-axial compression, shearing, bending) when it is equipped with biasing means 15, in particular gripping members, which are suitable more particularly placed each downstream of the corresponding force sensor 5.
Une autre caractéristique de la présente invention permet de réaliser des chargements purement monotones ou cycliques de type fatigue.  Another characteristic of the present invention makes it possible to carry out purely monotonous or cyclic loadings of the fatigue type.
Dans une variante, la présente invention peut prévoir en outre un axe de sollicitation supplémentaire faisant un certain angle avec le plan contenant les axes de sollicitation des actionneurs 4 et passant de préférence par un point central de la surface supérieure du bâti 1 situé à équidistance des actionneurs 4. Un tel axe supplémentaire peut être prévu pour supporter des caméras, de préférence optiques ou thermiques, ou un actionneur 4 supplémentaire permettant plus particulièrement de réaliser des tests de perforation ou de flexion sur l'échantillon 2.  In a variant, the present invention may further provide an additional biasing axis at a certain angle with the plane containing the axes of stress of the actuators 4 and preferably passing through a central point of the upper surface of the frame 1 located equidistant from the actuators 4. Such additional axis may be provided to support cameras, preferably optical or thermal, or an additional actuator 4 more particularly to perform perforation or flexure tests on the sample 2.
Si on se réfère maintenant à la figure 6, on peut voir un ensemble de sollicitation composé de deux actionneurs 4 d'un dispositif d'essais comportant deux ensembles de sollicitation composés chacun de deux actionneurs 4 en configuration biaxiale, selon deux axes de sollicitation orthogonaux, dont chaque couple d'actionneur 4 d'un ensemble de sollicitation reçoit une consigne de vitesse ou de force correspondant à un signal en forme de rampe auquel se superpose un signal sinusoïdal. Les paramètres de ce signal résultant sont choisis en fonction des dimensions et de la matière de l'échantillon 2 à tester et peuvent être variables d'une direction orthogonale à l'autre. Referring now to FIG. 6, it is possible to see a biasing assembly composed of two actuators 4 of a test device comprising two biasing assemblies each composed of two actuators 4 in a biaxial configuration, along two orthogonal stressing axes. , each actuator pair 4 of a biasing assembly receives a speed or force instruction corresponding to a ramp-shaped signal to which is superimposed a sinusoidal signal. The parameters of this resulting signal are chosen according to the dimensions and of the material of the sample 2 to be tested and may be variable from one direction orthogonal to the other.
La consigne est générée par l'utilisateur au moyen d'un microordinateur 30 et transmise à une interface de régulation 31 grâce à une interface 32. Le micro-ordinateur 30 comporte des moyens de calcul qui sont en mesure d'une part d'enregistrer les données provenant des capteurs 5 de force et des codeurs incrémentaux 33 et d'autre part d'adresser les consignes de fonctionnement au moteur rotatif 6 au travers de l'interface de régulation 31.  The instruction is generated by the user by means of a microcomputer 30 and transmitted to a control interface 31 through an interface 32. The microcomputer 30 comprises calculation means which are able to record the data from the force sensors and the incremental encoders 33 and secondly to send the operating instructions to the rotary motor 6 through the control interface 31.
Chaque actionneur 4 fonctionne ainsi en boucle fermée avec une consigne de force ou de vitesse destinée à déformer l'échantillon 2 relié au capteur de force 5 correspondant par l'intermédiaire d'un organe de préhension 15, tel que par exemple une pince, placé en aval du capteur de force 5 apte à le recevoir et à le maintenir en position de sollicitation à l'avant du chariot 13 correspondant. La commande assure également un fonctionnement indépendant ou couplé entre les deux directions orthogonales de sollicitation et le mode couplé nécessite une commande adaptée à la gestion des quatre actionneurs 4, dont deux seulement sont représentés sur la figure 6, simultanément et assure un déplacement nul du point central de l'échantillon 2.  Each actuator 4 thus operates in a closed loop with a force or speed reference intended to deform the sample 2 connected to the corresponding force sensor 5 by means of a gripping member 15, such as for example a clamp, placed downstream of the force sensor 5 adapted to receive and maintain the biasing position in front of the carriage 13 corresponding. The control also provides independent or coupled operation between the two orthogonal directions of stress and the coupled mode requires a control adapted to the management of the four actuators 4, only two of which are shown in Figure 6, simultaneously and ensures zero displacement of the point Central of the sample 2.
Enfin, les données provenant des capteurs 5 sont acquises et traitées par le micro-ordinateur 30 par l'intermédiaire d'une interface 35 pour caractériser l'échantillon 2 testé.  Finally, the data from the sensors 5 is acquired and processed by the microcomputer 30 via an interface 35 to characterize the sample 2 tested.
Les interfaces 31, 32, 35 sont des convertisseurs analogique/numérique.  The interfaces 31, 32, 35 are analog / digital converters.
Si on se réfère maintenant à la figure 8, on peut voir une courbe caractéristique force/déplacement d'une sollicitation mono axiale en traction quasi-statique modulée effectué avec un dispositif d'essais selon la présente invention sur un échantillon 2 en forme de filament réalisé à partir d'un matériau polymère calculée par les moyens de calcul du microordinateur 30. Referring now to FIG. 8, it is possible to see a characteristic force / displacement curve of a modulated quasi-static traction mono-axial biasing performed with a test device according to the present invention on a filament-shaped sample 2 made from of a polymer material calculated by the calculation means of the microcomputer 30.
La figure 9 présente un résultat intermédiaire qui révèle le déphasage existant entre le déplacement modulé imposé et la force. Le signal représenté a fait l'objet d'une démodulation pour ne faire apparaître que la partie modulée cyclique.  FIG. 9 presents an intermediate result which reveals the phase difference existing between the imposed modulated displacement and the force. The signal represented has been demodulated to show only the cyclic modulated part.
La figure 1 1 montre l'intérêt de la présente invention par rapport aux dispositifs connus en présentant l'évolution de l'angle de déphasage d en fonction de l'allongement d'un fil de polyamide à température ambiante durant un essai de traction quasi-statique modulé. L'angle d est déterminé en mesurant l'orientation du grand axe des boucles d'hystérèse sur chaque période de modulation. Les courbes d'hystérèse sont obtenues par démodulation du signal dynamique par rapport au signal quasi-statique, puis en retraçant l'évolution de la force en fonction de l'allongement dynamique de l'échantillon 2.  FIG. 11 shows the advantage of the present invention with respect to the known devices by presenting the evolution of the phase shift angle d as a function of the elongation of a polyamide wire at ambient temperature during a quasi traction test. -static modulated. The angle d is determined by measuring the orientation of the major axis of the hysteresis loops on each modulation period. The hysteresis curves are obtained by demodulation of the dynamic signal with respect to the quasi-static signal, then by retracing the evolution of the force as a function of the dynamic elongation of the sample 2.
Cette courbe démontre qu'à aucun moment de l'essai le matériau ne présente un comportement purement élastique.  This curve shows that at no time during the test the material exhibits a purely elastic behavior.
Le dispositif d'essais et les méthodes de traitement objets de la présente invention mettent clairement en évidence un comportement viscoélastique dès le début de la sollicitation.  The test device and the treatment methods that are the subject of the present invention clearly demonstrate a viscoelastic behavior from the beginning of the solicitation.
Toutes les données sont obtenues après traitement du signal, soit par ondelettes, soit par transformée de Fourrier ou par démodulation.  All data are obtained after signal processing, either by wavelet, Fourier transform or demodulation.
La figure 12 représente un abaque d'un dispositif d'essais selon la présente invention dimensionné pour développer une force utile de 25 kN. A titre d'exemple, les coordonnées du point (1 ; 26, 53) indique un allongement dynamique ou déplacement modulé de 1 mm pour une fréquence de 26, 53 Hz.  FIG. 12 represents an abacus of a test device according to the present invention sized to develop a working force of 25 kN. By way of example, the coordinates of the point (1; 26, 53) indicate a dynamic elongation or modulated displacement of 1 mm for a frequency of 26.53 Hz.
Les avantages d'un tel dispositif d'essais selon la présente invention sont les suivants : - pas de phénomène collé-glissé connu usuellement sous la traduction anglaise « stick-slip », The advantages of such a test device according to the present invention are the following: no glue-slip phenomenon known usually under the English translation "stick-slip",
- pas de variation du couple de friction,  - no variation of the friction torque,
- pas de jeu mécanique,  - no mechanical play,
- pas de vibrations ou d'oscillations dues à l'amortissement, - no vibration or oscillation due to damping,
- frottements quasi nul à vitesse réduite et faible à grande vitesse (24N), almost no friction at low speed and low at high speed (24N),
- pas d'usure et donc pas de réduction des performances et une plus grande robustesse que les dispositifs actuels, - no wear and therefore no reduction in performance and greater robustness than current devices,
- peu de maintenance, - little maintenance,
- forte rigidité axiale,  - high axial stiffness,
- fréquence propre très élevée.  - very high natural frequency.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.  Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de pilotage de façon quasi-statique et modulée d'un dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon (2) réalisé essentiellement à partir d'un ou plusieurs matériaux présentant des comportements viscoélastoplastiques, permettant la caractérisation du comportement mécanique de l'échantillon (2) et de la modélisation de ce comportement, ledit dispositif comprenant au moins un ensemble de sollicitation mécanique (3, 4) comprenant au moins un actionneur (4) permettant d'entraîner un moyen de préhension en déplacement axial de l'échantillon maintenu en position de sollicitation sur une surface support ( ), ce suivant au moins un axe de l'échantillon (2) et, plus particulièrement, dans une configuration biaxiale avec deux ensembles de sollicitation (3, 4), suivant deux axes orthogonaux, 1) Method for controlling, in a quasi-static and modulated manner, a device for testing mechanical stresses on a sample (2) made essentially from one or more materials exhibiting viscoelastoplastic behaviors, allowing the characterization of the mechanical behavior of the sample (2) and modeling of this behavior, said device comprising at least one mechanical stressing assembly (3, 4) comprising at least one actuator (4) for driving a gripping means in axial displacement of the sample held in the biasing position on a support surface (), along at least one axis of the sample (2) and, more particularly, in a biaxial configuration with two sets of biasing (3, 4) along two axes orthogonal,
procédé caractérisé en ce qu'il consiste, à partir d'un ordinateur characterized in that it consists, from a computer
(30) : (30) :
- à commander le ou chaque actionneur (4) en envoyant et en injectant dans ce dernier un signal représentatif d'une consigne de vitesse ou de force, ledit signal étant un signal modulé sinusoïdal v(t) comportant une composante quasi-statique et une composante dynamique sinusoïdale, et en ce que ledit signal résultant de la superposition d'une rampe et d'une sinusoïde est défini par l'équation et les paramètres, choisis en fonction des dimensions et de la matière de l'échantillon (2) à tester, suivants :  - Controlling the or each actuator (4) by sending and injecting into the latter a signal representative of a speed or force reference, said signal being a sinusoidal modulated signal v (t) comprising a quasi-static component and a sinusoidal dynamic component, and in that said signal resulting from the superposition of a ramp and a sinusoid is defined by the equation and the parameters, chosen according to the dimensions and the material of the sample (2) to test, following:
v(t) = V0 + Asin(03 1) v (t) = V 0 + Asin (03 1)
ou  or
F(t) = F0t + Asin(03 1) F (t) = F 0 t + Asin (03 1)
avec :  with:
- v(t) : la vitesse globale en fonction du temps t - V : la vitesse constante (dépendant de la taille de l'échantillon) - v (t): the global speed as a function of time t - V: the constant speed (depending on the size of the sample)
- A : l'amplitude de la sinusoïde  - A: the amplitude of the sinusoid
- 03 : la pulsation  - 03: the pulsation
et où F0t représente la composante quasi-statique, pour un essai quasi-statique pur, en régime thermique isotherme, avec un taux de déformation 10"4 à 10~2 s"1 et Asin(o3 1) représente la composante dynamique sinusoïdale, pour un essai dynamique pur, en régime thermique intermédiaire, avec un taux de déformation de 102 à 104 s"1 and where F 0 t represents the quasi-static component, for a pure quasi-static test, in isothermal thermal regime, with a strain rate of 10 -4 to 10 -2 s -1 and Asin (o 3 1) represents the dynamic component sinusoidal, for a pure dynamic test, in intermediate thermal regime, with a strain rate of 10 2 to 10 4 s -1
ce de sorte que le ou chaque moyen de préhension soit entraîné en déplacement axial, par l'actionneur (4) associé, à vitesse constante, grâce à la première composante, et avec une amplitude de modulation très faible au regard de l'allongement globale, grâce à la deuxième composante.  this so that the or each gripping means is driven in axial displacement, by the associated actuator (4), at constant speed, thanks to the first component, and with a very low modulation amplitude with regard to the overall elongation , thanks to the second component.
2) Dispositif d'essais de sollicitations mécaniques sur un échantillon (2) convenant à la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un bâti (1) comportant au moins une surface support ( ) supportant au moins un ensemble de sollicitation (3, 4) composé de deux mors (3) de sollicitation positionnés en vis-à-vis et d'au moins un actionneur (4), l'un au moins des deux mors (3) du ou de chaque ensemble de sollicitation étant apte à être entraîné, au moyen de l'actionneur (4) ou de l'un des actionneurs (4), en déplacement axial ou linéaire, selon un axe de l'échantillon (2) placé et maintenu en position de sollicitation entre ces derniers, sur la surface support (2) pour être rapproché ou éloigné de l'autre mors (3), chaque mors (3) étant prévu pour pouvoir exercer une force ou charge de sollicitation de nature quasi-statique et modulée sur l'échantillon (2) et comporte un capteur de force (5) servant à mesurer les forces de sollicitation produites par le mors (3) concerné sur l'échantillon (2),  2) device for testing mechanical stresses on a sample (2) suitable for carrying out the method according to claim 1, comprising a frame (1) comprising at least one support surface () supporting at least one biasing assembly ( 3, 4) composed of two jaws (3) biasing positioned vis-a-vis and at least one actuator (4), at least one of the two jaws (3) of the or each set of biasing being adapted to be driven, by means of the actuator (4) or one of the actuators (4), in axial or linear displacement, along an axis of the sample (2) placed and maintained in a biasing position between these last, on the support surface (2) to be brought closer to or away from the other jaw (3), each jaw (3) being provided to be able to exert a force or load load of quasi-static nature and modulated on the sample (2) and includes a force sensor (5) for measuring the load forces produced by by the jaw (3) concerned on the sample (2),
dispositif caractérisé: - en ce qu'il comprend des moyens de guidage linéaire hydrostatique ou à air (10, 1 1) du ou de chaque mors (3) susceptible d'être entraîné en déplacement axial, device characterized in that it comprises hydrostatic or air linear guide means (10, 1 1) for the or each jaw (3) capable of being driven in axial displacement,
- en ce que le ou chaque actionneur (4) comprend soit des moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques (6, 7, 8, 9) aptes à actionner le déplacement axial du mors (3) correspondant,  in that the or each actuator (4) comprises either mechanical and hydrostatic drive means (6, 7, 8, 9) able to actuate the axial displacement of the corresponding jaw (3),
- et en ce qu'il comporte un système de pilotage (30, 31, 32) de façon quasi-statique et modulée dudit dispositif et un système d'acquisition et de traitement (30, 35) des données mesurées par chaque capteur de force (5).  and in that it comprises a control system (30, 31, 32) in a quasi-static and modulated manner of said device and a system for acquisition and processing (30, 35) of the data measured by each force sensor. (5).
3) Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques (6, 7, 8, 9), consistent en un moteur d'entraînement (6) rotatif, de préférence du type servomoteur rotatif, apte à fournir un couple d'actionnement à un système de conversion mécanique et hydrostatique (7, 8, 9), de préférence du type vis/écrou hydrostatique, permettant de convertir le mouvement de rotation dudit moteur (6) en un mouvement linéaire assurant le déplacement axial ou linéaire du mors (3) correspondant sans frottements.  3) Device according to claim 2, characterized in that the mechanical and hydrostatic drive means (6, 7, 8, 9) consist of a rotary drive motor (6), preferably of the rotary servomotor type, adapted to provide an actuating torque to a mechanical and hydrostatic conversion system (7, 8, 9), preferably of the hydrostatic screw / nut type, for converting the rotational movement of said motor (6) into a linear movement ensuring the axial or linear displacement of the corresponding jaw (3) without friction.
4) Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de conversion mécanique et hydrostatique (7, 8, 9) comporte, d'une part, une vis d'entraînement (7) montée dans un palier (8) hydrostatique et étant actionnée en rotation par le moteur d'entraînement (6) et, d'autre part, un écrou (9) hydrostatique solidaire du mors (3) correspondant et étant apte à être entraîné en déplacement linéaire sous l'effet de la rotation de ladite vis (7) dans ledit écrou (8).  4) Device according to claim 3, characterized in that the mechanical and hydrostatic conversion system (7, 8, 9) comprises, on the one hand, a drive screw (7) mounted in a bearing (8) hydrostatic and being actuated in rotation by the drive motor (6) and, on the other hand, a hydrostatic nut (9) integral with the corresponding jaw (3) and being adapted to be driven in linear motion under the effect of rotation said screw (7) in said nut (8).
5) Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou chaque mors (3) susceptible d'être entraîné en déplacement comprend un chariot (13) portant, d'une part, l'écrou (9) correspondant de sorte que la rotation de la vis d'entraînement (7) dans l'écrou (9) entraîne le déplacement axial du chariot (13) et, d'autre part, les moyens de sollicitation (15) associés au capteur de force (5) correspondants et en ce que le chariot (13) est guidé en translation axiale grâce aux moyens de guidage linéaire hydrostatique (10, 1 1). 5) Device according to claim 4, characterized in that the or each jaw (3) capable of being driven in displacement comprises a carriage (13) carrying, on the one hand, the corresponding nut (9) so that the rotation of the drive screw (7) in the nut (9) causes the carriage (13) to move axially and, on the other hand, the means for stress (15) associated with the corresponding force sensor (5) and in that the carriage (13) is guided in axial translation by the hydrostatic linear guide means (10, 1 1).
6) Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage linéaire hydrostatique (10, 1 1) consistent en une liaison glissière constituée par une glissière de guidage (10) fixée sur ou intégrée dans la surface support ( ) du bâti (1) et par une partie de coulissement, ou coulisseau (1 1), du chariot (3) apte à glisser, par l'intermédiaire de moyens de sustentation hydrostatique (14), sur ladite glissière de guidage (10).  6) Device according to claim 5, characterized in that the hydrostatic linear guide means (10, 1 1) consist of a slide connection constituted by a guide rail (10) fixed on or integrated in the support surface () of frame (1) and by a sliding part, or slider (1 1), of the carriage (3) adapted to slide, by means of hydrostatic levitation means (14), on said guide rail (10).
7) Dispositif, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison glissière est une liaison prismatique, de préférence en forme de té.  7) Device according to claim 6, characterized in that the slide connection is a prismatic connection, preferably T-shaped.
8) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le chariot (13) présente une forme globalement parallélépipédique ou cylindrique renfermant une cavité de réception (16) de la vis d'entraînement (7) et comporte une face d'extrémité avant (14) comportant les moyens de sollicitation (15) associés au capteur de force (5) concernés et une face d'extrémité arrière (17) comportant l'écrou (9) correspondant.  8) Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the carriage (13) has a generally parallelepipedal or cylindrical shape enclosing a receiving cavity (16) of the drive screw (7) and comprises a front end face (14) comprising the biasing means (15) associated with the force sensor (5) concerned and a rear end face (17) comprising the corresponding nut (9).
9) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la partie formant coulisseau (1 1) du chariot (13) comporte au moins une poche hydrostatique (19) apte à supporter une charge verticale ou horizontale, la ou chaque poche hydrostatique (19) étant approvisionnée en huile ou autre fluide incompressible ou pratiquement incompressible de sorte à générer un film d'huile sous une pression régulée par un module de régulation (19'), en fonction de la charge appliquée, le ou chaque film d'huile formant un coussin d'huile sur lequel le coulisseau (1 1) est apte à glisser en sustentation.  9) Device according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the slider portion (1 1) of the carriage (13) comprises at least one hydrostatic pocket (19) adapted to support a vertical or horizontal load, the or each hydrostatic pocket (19) being supplied with oil or other incompressible or substantially incompressible fluid so as to generate an oil film under a pressure regulated by a regulation module (19 '), depending on the load applied, the or each film of oil forming an oil cushion on which the slider (1 1) is able to slide in levitation.
10) Dispositif, selon la revendication 9, caractérisé en ce que la liaison glissière est une liaison prismatique globalement en forme de té, et en ce que le coulisseau (1 1) est formé par la partie inférieure du chariot (13) qui présente quatre coins inférieurs de glissement par sustentation comportant chacun au moins deux faces latérales, de préférence trois faces latérales (20, 21, 22), comportant chacune une poche hydrostatique (19). 10) Device according to claim 9, characterized in that the slide connection is a generally T-shaped prismatic connection, and in that the slider (1 1) is formed by the lower part of the carriage (13). which has four lower sliding wedges by levitation each having at least two side faces, preferably three side faces (20, 21, 22), each having a hydrostatic pocket (19).
1 1) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la surface support (2) du bâti comporte deux zones successives, une première zone comportant une surface d'assemblage permettant la fixation amovible du moteur d'entraînement rotatif (6) et son réglage en position axiale suivant l'axe de sollicitation grâce à des premiers moyens d'assemblage amovibles (6", 18) et, le cas échéant, la fixation amovible du palier hydrostatique (8) et son réglage en position axiale suivant l'axe de sollicitation grâce à des seconds moyens d'assemblage amovibles (8", 18) et une seconde zone constituant une surface base du guidage linéaire hydrostatique du mors (3) concerné, ladite seconde zone formant le cas échéant la glissière de la liaison glissière.  1 1) Device according to any one of claims 3 to 10, characterized in that the support surface (2) of the frame comprises two successive zones, a first zone having an assembly surface for the removable attachment of the motor of rotary drive (6) and its adjustment in the axial position along the axis of stress by means of first removable assembly means (6 ", 18) and, where appropriate, the removable attachment of the hydrostatic bearing (8) and its adjustment in axial position along the axis of stress by means of second removable assembly means (8 ", 18) and a second zone constituting a base surface of the hydrostatic linear guide of the jaw (3) concerned, said second zone forming if necessary the zipper of the slide link.
12) Dispositif, selon la revendication 1 1, caractérisé en ce que chaque ensemble composé d'un actionneur (4) et du mors (3) associé est fixé sur la surface support (1) du bâti (1) par l'intermédiaire d'une plaque support (1 ").  12) Device according to claim 1 1, characterized in that each assembly consisting of an actuator (4) and the jaw (3) associated is fixed on the support surface (1) of the frame (1) via a support plate (1 ").
13) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 12, caractérisé en ce que la seconde zone comporte un évidement (24) central pratiqué dans la surface support ( ), le cas échéant dans la plaque support (1 ") formant un espace de récupération de l'huile provenant des moyens de guidage linéaire hydrostatique (10, 1 1) et des moyens d'entraînement mécaniques et hydrostatiques (6, 7, 8, 9) et en ce qu'il comprend des moyens de protection (29), tel que des soufflets, aptes à retenir l'huile provenant du système vis/écrou hydrostatique et des poches hydrostatiques (19) s 'écoulant dans ledit espace de récupération.  13) Device according to any one of claims 1 1 to 12, characterized in that the second zone comprises a recess (24) central formed in the support surface (), where appropriate in the support plate (1 ") forming a space for recovering the oil from the hydrostatic linear guide means (10, 1 1) and the mechanical and hydrostatic drive means (6, 7, 8, 9) and in that it comprises means of protection (29), such as bellows, adapted to retain oil from the hydrostatic screw / nut system and hydrostatic pockets (19) flowing into said recovery space.
PCT/FR2011/053011 2010-12-15 2011-12-15 Method of driving in a quasi-static and modulated manner a test device for trials of mechanical loadings on a sample and test device suitable for implementing said method WO2012080675A1 (en)

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