Introduction : Pour connaître le comportement des matériaux sous l'effet de différentes sollicitations, il faut les tester. On procède donc à des essais sur les matériaux.

  Il y a deux types d'essais :

            - Les essais destructifs : la pièce est détruite pendant l'essai .Ex : essai de traction, essai de torsion, essai de résilience et essai de dureté. 

          - Les essais non-destructifs : la pièce n'est pas détruite pendant l'essai. On utilise ces procédés pour étudier les pièces complexes, chères et difficiles à réaliser, mais aussi pour valider une hypothèse de travail ou un modèle d'étude. Ex : Jauge de déformation, radiographie et photoélasticité. 

Grâce aux données recueillies, le concepteur sera en mesure de vérifier que le matériau qu'il a choisi est bien apte à remplir sa fonction. !

 But de la manipulation :

L’essai de torsion est un essai destructif qui permet de déterminer :

Le module d’élasticité transversale G

La limite élastique de cisaillement

La relation entre couple et déformation angulaire

Autrement dit, l’essai de torsion permet de déterminer les propriétés mécaniques en cisaillement des matériaux sollicités par des charges de torsion, et d’observer le mode de rupture de chacun.

Equipement   :

L’essai de torsion est exécuté sur des éprouvettes de fonte et d’acier.

Figure 1 : éprouvette d’acier

La charge est appliquée par la machine d’essai de torsion.

Figure 2 : machine d’essai de torsion

Un torsiomètre pour mesures les déformations angulaires. Un indicateur digital de couple.

Figure 3 : Indicateur digital de couple

Manipulation   :

Avant l’essai:

Mesurer avec soin le diamètre de l’éprouvette. Bien centrer l’éprouvette dans les mandrins de la machine et la fixer solidement puis mesurer la longueur entre les mandrins.

Au cours de l’essai   :

Après avoir placé le torsiomètre sur l’éprouvette et avoir mis l’appareillage au zéro, on

applique successivement un accroissement de déformation angulaire, en tournant la manivelle dans le sens horaire jusqu’à ce que l’indicateur du couple change.

Figure 4 : Manivelle

Pour chaque accroissement de déformation angulaire, on enregistre :

L’angle de torsion de l’éprouvette avec l =50mm puis 70mm.

Le couple appliqué.

Figure 5 : Tableau de mesure Lorsque la limite élastique est dépassée, on continue l’essai jusqu’à la rupture. On enregistre le couple maximum et l’angle correspondant.

Résultats   :

0.01 1 0.0002 5.759 17.8 0.082271430.02 2.55 0.0004 5.934 17.8 0.084771430.03 4.55 0.0006 6.457 18.2 0.092242860.04 6.6 0.0008 7.33 18.15 0.104714290.05 8.2 0.001 7.679 18.5 0.10970.06 9.95 0.0012 7.853 18.5 0.112185710.07 10.5 0.0014 8.028 18.5 0.114685710.08 11.2 0.0016 8.377 18.75 0.119671430.09 12.25 0.0018 8.552 18.7 0.122171430.1 12.4 0.002 8.726 18.8 0.12465714

0.698 14.6 0.00997143 8.901 19 0.127157141.047 15.8 0.01495714 9.25 19 0.132142861.396 16.25 0.01994286 9.424 18.7 0.134628571.745 16.85 0.02492857 9.948 18.7 0.142114292.094 17.45 0.02991429 10.297 18.45 0.14712.443 17.8 0.0349 10.472 18.4 0.14962.792 17.85 0.03988571 10.821 18.4 0.154585712.967 18.2 0.04238571 10.995 18.25 0.157071433.141 17.85 0.04487143 11.868 18.2 0.169542863.228 17.85 0.04611429 12.217 18.2 0.174528573.316 17.8 0.04737143 12.566 18.3 0.179514293.403 17.8 0.04861429 12.74 18.3 0.1823.49 17.8 0.04985714 12.915 18.3 0.18453.665 18.25 0.05235714 13.09 18.5 0.1873.839 18.25 0.05484286 13.264 18.5 0.189485714.014 18.25 0.05734286 13.439 18.5 0.191985714.188 18.15 0.05982857 13.962 18.75 0.199457144.363 18.15 0.06232857 14.835 19 0.211928574.537 18.1 0.06481429 15.009 18.9 0.214414294.886 18 0.0698 15.882 18.65 0.226885715.235 17.9 0.07478571 15.969 10.9 0.228128575.41 17.2 0.07728571 16.057 9.4 0.22938571

D’après le graphe ci-dessus : Le couple de torsion qui correspond à la limite élastique : =12.4N.m.

L’angle de torsion correspondant : = 0.002 rd/mm

Le couple de torsion qui correspond à la limite de rupture : =19N.m

L’angle de torsion correspondant : =0.2119 rd/mm.

Calcul du module de coulomb G :

On a : R=3mm =127.23 mm4

Donc : G= =

Calcul de à la limite élastique :

On a : = 292.38

Calcul de à la rupture:

On a : = 448

Calcul de l’énergie interne de déformation élastique par unité de volume de l’éprouvette :

= N/mm3

Observations   :

La rupture de l’éprouvette se produit au voisinage du périmètre

Figure 6 : Rupture de l’éprouvette Figure 7 : Section de rupture

Conclusion   : on constate que le point de rupture du matériau est légèrement excentré par rapport au centre de gravité de la section de rupture. Cela est du au fait que le matériau constituant l’éprouvette n’est pas parfaitement homogène car il existe, dans la même section, des fibres qui résistent plus que d’autres.