Présentation

Article

1 - MÉCANISMES DE RUPTURE

2 - NOTION DE TEMPÉRATURE DE TRANSITION DE DUCTILITÉ

3 - ESSAIS DE CHOC AU MOUTON-PENDULE

4 - ESSAIS DE CHOC SUR GRANDES ÉPROUVETTES

5 - CORRÉLATIONS ENTRE RÉSULTATS D'ESSAIS

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : M4165 v1

Conclusion
Essais de rupture - Essais par choc

Auteur(s) : Dominique FRANÇOIS

Date de publication : 10 déc. 2007

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article traite des ruptures brutales qui interviennent au cours du chargement ou en fin de durée de vie lorsque les fissures à croissance lente atteignent une valeur critique. Après une description succincte des mécanismes de rupture brutale, la transition de ductilité des aciers ferritiques est présentée, avec un accent sur les facteurs influençant cette rupture et notamment la notion de température de transition fragile-ductile. Les essais de rupture par choc sont ensuite présentés, depuis les essais Charpy jusqu’aux essais utilisant des éprouvettes de plus grande taille.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

This article discusses the sudden breaks that occur during loading or end of life, when the slow-growing cracks reach a critical value. After a brief description of sudden fracture mechanisms, the transition of ferritic steels is presented, with emphasis on the factors influencing this fracture, including the notion of a ductile–brittle transition temperature. The damage by impact tests are subsequently presented, from Charpy tests through to testing using larger specimens.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Les ruptures en service sont extrêmement coûteuses : lorsqu'elles surviennent, si par bonheur elles n'entraînent pas de pertes de vie humaine, en plus du remplacement des équipements détériorés, il convient de compter les heures et les productions perdues, l'image de marque abîmée, les marchés disparus... À titre d'exemples, la rupture de boulons du système de commande du gouvernail de l'Amoco Cadiz a provoqué son naufrage le 16 mars 1978 et la marée noire dont on se souvient ; la rupture de la cloison étanche de la queue du Boeing 747 du vol 123 de Japan Airlines a entraîné le 12 août 1985 la perte du contrôle de l'appareil et la mort de 120 personnes ; la rupture de la jante d'une roue a provoqué le 3 juin 1998 le déraillement du train à grande vitesse ICE Wilhem Conrad Röntgen près de Eshede en Allemagne, faisant 101 morts et une centaine de blessés.

Ces ruptures surviennent sous l'effet des sollicitations que supportent les pièces excédant la résistance à la rupture des matériaux dont elles sont constituées. Il importe évidemment de connaître le mieux possible cette dernière propriété, qui dépend de divers facteurs : température, vitesse de déformation, environnement.

Aussi de nombreux essais ont-ils été imaginés pour évaluer la résistance à la rupture des matériaux et certains d'entre eux sont depuis longtemps couramment pratiqués dans l'industrie. Pour en bien apprécier la portée et les limites, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de rupture qui interviennent. Cela permet d'apprécier l'intérêt des essais de choc sur éprouvettes entaillées mis au point notamment par Georges Charpy il y a une centaine d'années [1]. Ces essais procurent des données précieuses pour évaluer la résistance à la rupture des matériaux sous forme de la résilience, énergie absorbée lors du choc. Ils permettent, tout particulièrement, de déterminer le risque de rupture fragile des aciers, aux températures inférieures à la température de transition fragile-ductile. Ils sont particulièrement utiles pour les constructions soudées. Simples à mettre en œuvre et peu coûteux, les essais Charpy sont donc extrêmement répandus et conservent une très grande utilité (voir « Relation résilience-ténacité. Apports de la modélisation numérique » [M 4 168]).

La résilience ainsi mesurée n'est qu'une donnée qui n'est pas transposable à une structure réelle. Elle ne donne qu'une indication relative. Les essais Charpy ont été instrumentés de façon à en tirer des données plus quantitatives fournies par l'enregistrement de la variation de l'effort exercé par le marteau au cours du choc (norme ISO 148-1).

La principale difficulté de transposition des résultats de résilience des essais Charpy tient à l'effet de taille, une structure de forte épaisseur étant plus fragile que les petites éprouvettes Charpy. Aussi, des essais utilisant des éprouvettes prélevées dans les tôles ou les produits devant réellement servir à la construction ont-ils été imaginés. Ils procurent par exemple la température de ductilité nulle d'un acier, désignée par l'acronyme NDT de l'anglais « nil ductility temperature ».

Dans cet article, nous n'envisageons que les ruptures brutales, celles qui surviennent au cours du chargement ou en fin de durée de vie lorsque les fissures à croissance lente atteignent une valeur critique. Nous excluons donc les essais destinés à apprécier les risques de rupture différée, par fatigue, par corrosion sous contrainte, par fluage. Ils sont abordés dans d'autres articles :

  • Essais de fatigue [M 4 170] [M 4 171] ;

  • Essais de fatigue-corrosion [M 135] ;

  • Essais de fluage [M 140].

Après une description succincte des mécanismes de rupture brutale, nous montrons pourquoi les aciers ferritiques présentent une transition de ductilité et nous mettons en évidence les facteurs qui ont une influence sur cette rupture. Nous développons alors la notion de température de transition fragile-ductile. Puis nous décrivons les essais de rupture par choc en commençant par les essais Charpy pour ensuite passer aux essais utilisant des éprouvettes de plus grande taille.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m4165


Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

6. Conclusion

Les essais de choc ont été mis au point au début du XXe siècle et utilisés alors essentiellement comme essais de réception pour garantir la qualité des aciers. Ils ont ensuite permis la détermination des courbes et des températures de transition de ductilité. Leur instrumentation a enrichi les résultats qu'ils permettent d'obtenir.

L'inconvénient est qu'ils donnent des indications qui ne peuvent être rigoureusement transposées aux structures réelles. La mécanique de la rupture procure les outils pour résoudre ce problème. Elle permet d'apprécier la dimension des défauts critiques se propageant sous un chargement donné. Elle fait l'objet du dossier Essais de mesure de la ténacité. Mécanique de la rupture [M 4 166]. Mais les essais qui découlent de la mécanique de la rupture présentent une certaine complication et sont assez coûteux de réalisation. Ils nécessitent souvent des éprouvettes de dimensions importantes. Aussi les essais de choc conservent-ils une très grande utilité, encore aujourd'hui, pour garantir la qualité et déterminer les limites d'utilisation en température.

Parmi la grande variété des essais de choc qui ont été proposés, certains se sont imposés, les autres tombant en désuétude. De nos jours, sont largement pratiqués les essais Charpy V en raison de leur réalisation simple et du peu de matière qu'ils nécessitent. De façon moins courante, la détermination de la NDT conserve son utilité. Elle est faite surtout à l'aide d'essais Pellini ou Battelle en flexion. Les essais d'arrêt de fissure, qui nécessitent un appareillage complexe et encombrant, sont bien plus rarement pratiqués.

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Conclusion
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FRANÇOIS (D.), PINEAU (A.) -   From Charpy to Present Impact Testing  -  . ESIS publication, 30, Elsevier (2002).

  • (2) - FRANÇOIS (D.), PINEAU (A.) -   Physical Aspects of Fracture  -  . NATO Science series (2001).

  • (3) - PINEAU (A.) -   Physical Mechanisms of Damage  -  , in BESSON (J.). – Local Approach to Fracture. Les Presses de l'École des Mines, Paris (2004).

  • (4) - FRANÇOIS (D.), PINEAU (A.), ZAOUI (A.) -   Comportement mécanique des matériaux  -  . Hermès, Paris (1994).

  • (5) - FRANÇOIS (D.), PINEAU (A.), ZAOUI (A.) -   Mechanical Behaviour of Materials  -  . Kluwer Acad. Pub., Dordrecht (1998).

  • (6) - TANGUY (B.) -   Testing  -  , in BESSON (J.). – Local Approach to Fracture. Les Presses de l'École des Mines, Paris (2004).

  • ...

NORMES

  • Matériaux métalliques. Essai de flexion par choc sur éprouvettes Charpy. Partie 1 : méthode d'essai - NF EN 10045-1 - 10- 90

  • Matériaux métalliques. Essai de flexion par choc sur éprouvettes Charpy. Partie 2 : vérification de la machine d'essai (mouton- pendule) - NF EN 10045- 2 - 12-92

  • Matériaux métalliques. Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy. Partie 1 : méthode d'essai - ISO 148- 1:2006 - 2-06

  • Vérification des machines d'essai par choc (moutons-pendules) pour l'essai des aciers - ISO 148- 2:1998 - 12-98

  • Matériaux métalliques. Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy. Partie 3 : préparation et caractérisation des éprouvettes de référence Charpy V pour la vérification des machines d'essai (mouton-pendule) - ISO 148-3:1998 - 12-98

  • Matériaux métalliques. Méthode unifiée d'essai pour la détermination de la ténacité quasi statique - ISO 12135:2002 - 12-02

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Organisme

    Cet article est réservé aux abonnés.
    Il vous reste 95% à découvrir.

    Pour explorer cet article
    Téléchargez l'extrait gratuit

    Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


    L'expertise technique et scientifique de référence

    La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
    + de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
    De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

    Cet article fait partie de l’offre

    Étude et propriétés des métaux

    (199 articles en ce moment)

    Cette offre vous donne accès à :

    Une base complète d’articles

    Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

    Des services

    Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

    Un Parcours Pratique

    Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

    Doc & Quiz

    Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

    ABONNEZ-VOUS