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7/27/2019 75993045 TP Traction Ire Materiaux Copy

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IUT Gnie Civil de Saint Pierre Travaux pratiques de 1re

anne

TP de Rsistance des Matriaux MS1 et MS2 : Traction simple dprouvettes en acier 1

IUT Gnie Civil 1re anne

TP de Rsistance des Matriaux

TRACTION SIMPLE

dprouvettes en acier

1. Objectifs du TP Mettre en vidence les domaines lastique et plastique de la loi de comportement dun acier. Diffrencier le comportement dun acier croui de celui dun acier doux. Dterminer les tats de contraintes et de dformations lastiques dans un acier de dimensions

constantes ou variables dans le cas de la traction simple.

Utiliser les appareils de mesure extensomtriques.

2. Matriels utiliss Machine dessai de traction, prouvettes acier doux, acier HA (haute adhrence). Jauges de dformation colles sur les prouvettes Pont dextensomtrie P3500 et botier de commutation SB 10 Ordinateur avec logiciel + extensomtre Pied coulisse

2. Rappels thoriquesSoit une barre AB soumise un effort de traction F. Dans le dispositif exprimental, lune des

extrmits de la poutre est fixe et leffort est exerc sur lautre extrmit. On observe alors la variation

de longueur l de lprouvette en fonction de leffort F (figure 1).

Figure 1 : Principe de la traction simple

L0A

Partie fixe

F

x

y

Lx

Partie mobile

ly2

yl

2

yl

L0 : Longueur initiale

Lx : Longueur aprs traction

lx


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En traant lvolution des contraintes normales x en fonction de la dformation

longitudinale, on observe deux zones principales : la zone de dformations lastiques et la zone de

dformations plastiques (figure 2).

Figure 2 : Courbe usuelle de dformation pour un essai de traction dacier doux

Le domaine lastique est la zone o la dformation subie par lprouvette nest pas dfinitive :lprouvette revient sa longueur initiale ds que la charge est relche. Le point A, auquel

correspond la limite lastique fy marque la fin de cette zone. On remarque quil existe des

dformations normales x et transversales y.

Les contraintes et les dformations sont obtenues par les relations suivantes :

A

Fx =

x

x

xl

l=

y

y

yl

l= avec xy =

Dans le domaine lastique, la contrainte et la dformation sont lies par la loi de Hooke. :

yxx

EE

==

avec : coefficient de Poisson et E : module dYoung.

Dans la zone plastique, la dformation est dfinitive. On diffrencie trois zones dans le domaineplastique:

La zone AB est une zone parfaitement plastique, la contrainte reste constante, et lallongementse poursuit. En cas de dchargement demeure une dformation rsiduelle.

Dans la zone BC, le matriau subit un changement de structure qui accrot sa limite lastique(crouissage). Le point C correspond la rsistance maximale (note ft EC2 ou fu EC3) du

matriau.

Entre les points C et D, lprouvette subit une striction amenant une diminution de la sectionavec tranglement. La rupture relle se produit en D.

Parfaitement

plastique

A

C

O

B D

x

Zone dedformations

lastiques

Zone

dcrouissage

Zone de

striction

Zone de dformations plastiques

ft

fyRupture

Dchargement


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3. Mode opratoireLes essais se feront sur une machine de traction disposant dun extensomtre, associe un ordinateur

permettant lexploitation des rsultats.

Les essais sont effectus sur quatre prouvettes. Les deux premires prouvettes sont testesjusqu la rupture. La lecture de la force exerce et des allongements se fait soit par lordinateur

(courbe + valeurs), soit par lecture directe sur les crans digitaux associs la machine.

La troisime prouvette est une prouvette plate, section constante, quipe de cinq jaugespermettant une analyse de la distribution des contraintes sur la longueur de lprouvette.

La quatrime prouvette section variable est munie de quatre jauges normales de faon tudierlinfluence de la variation de la section sur la contrainte. Ces jauges sont lies un pont

dextensomtrie multivoies. Les dformations sont lues en m/m.

A. Tests de rupture :Dans cet essai, on utilise un acier HA et un acier utilis en construction mtallique dont les

caractristiques sont les suivantes :

Units

Dsignation --------- HA 500 Acier S235

Module dlasticit MPa 2.1 105 2.1 105

Forme mm 10 40*5

Tableau 1 : Caractristiques des deux aciers utiliss.

1. Couper lacier HA et le plat (longueur : 40 cm environ)2. Mettre la machine de traction sous tension. Placer les mors adapts la forme de lprouvette, et

fermer le vrin de chargement.

3. Placer lprouvette entre les mors de la machine. Serrer les mors.Ne pas commencer lessai sans laval du professeur.

4. Commencer lessai de traction en notant les allongements chaque augmentation de la force de5000 N.

5. Effectuer les deux essais jusqu la rupture en consignant les rsultats dans les tableaux 2 et 3.6. Calculer pour chaque palier les contraintes et les dformations. Tracer la courbe des contraintes en

fonction des dformations. Commenter.7. Dterminer les caractristiques des deux matriaux : module dlasticit, limite lastique,

contrainte maximale

8. Comparer vos rsultats avec les caractristiques thoriques donnes au tableau prcdent etcommenter les carts.

9. Proposer des domaines d'utilisation pour chacun de ces types dacier.


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Force exerce (F) Allongement : l Contrainte normale : x Dformation : x

Units

Tableau 2 : Essai de traction (prouvette barre HA)


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Force exerce (F) Allongement : l Contrainte normale : x Dformation : x

Units

Tableau 3 : Essai de traction (prouvette acier doux)


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B. Pice section constante (prouvette 3):Lenregistrement fourni la page 7 est un test de rupture effectu sur une prouvette identique

lprouvette 3.

Figure 3 : Descriptif de lprouvette 3

Lprouvette fournie est munie de jauges de dformations places selon la figure 3. Les jauges

1, 2 et 4 mesurent les dformations relatives normales. La jauge 3 permet la mesure de la dformation

relative transversale de lprouvette.

1. En se basant sur lenregistrement fourni, indiquer la contrainte maximale et la force ne pasdpasser (appliquer un coefficient de scurit de 2) pour tre sr de rester dans le domaine

lastique. Que se passerait-il si on la dpassait ?

2. Changer les mors de la machine et raccorder les jauges de dformation au botier de commutation.3. Effectuer les rglages du pont dextensomtrie.

4. Mettre la machine de traction sous tension. Placer les mors, et fermer le vrin de chargement.5. Placer lprouvette entre les mors de la machine. Serrer les mors.

Ne pas commencer lessai sans laval du professeur.

6. Effectuer un essai en restant dans le domaine lastique (attention la vitesse de chargement).7. Relever pour chaque palier : lallongement de lprouvette et les valeurs des dformations au

niveau des jauges. (remplir le tableau 4).

8. Discuter la distribution des contraintes dans lprouvette 3.

9. Tracer les courbes )(f xx = et )(f yx = (feuille millimtre). Comparer les diffrentes

courbes

10.Dterminer les valeurs du module dYoung E et du coefficient de Poisson . Comparer avec lesrsultats obtenus pour lenregistrement.

Epaisseur : 2.5 mm

Prise our les mors

Jauge 1 Jauge 2 Jauge 4Jauge 3

L =


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Force

exerce

(F)

Allongement x y

lx J1 J2 J4 J3

Units

Tableau 4 : Essai de traction

3

4

5

6x 10

4

F

orce(N)

Courbe de traction, Force en fonction de l'allongement


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C. Pice section variable :

Lprouvette 4 est dcrite la figure 4. Dans cet essai, on mesure la variation de la contrainte

le long de la pice. Les jauges de dformations sont colles le long de lprouvette aux trois largeursexposes la figure 4. Elles permettent de mesurer les dformations relatives normales au niveau des

sections sur lesquelles elles sont disposes.

Figure 4 : Description prouvette 4

Dsignation S235

Module dlasticit (MPa) 2.1 105

Tableau 5 : Caractristiques de lprouvette 4

1. Raccorder les jauges de dformation au botier de commutation et commencer l'essai :

2. La pice est soumise une force F = 600 daN. Mesurer les dformations relatives normales x le

long de la pice. Calculer partir des dformations mesures les valeurs des contraintes au niveau

des trois sections. Tracer alors la courbe )(f xx = correspondant la variation des contraintes

normales le long de la pice. Comparer cette courbe la courbe thorique.

Dsignationdes jauges

Dformationsnormalesrelatives

Contraintesnormales

exprimentales

Units

J1

J2

J3

Tableau 6 : Essai de traction (prouvette 4)

Prise pour les mors

L1 = 8 cm L2 = 14 cm L3 = 24 cm

Epaisseur : 3 mm

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