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États de contrainte multi-axiaux, spécimens cruciformes
La plupart des structures d'ingénierie sont influencées par des contraintes multiaxiales complexes résultant du chargement, de la géométrie et/ou de l'inhomogénéité des matériaux. Cependant, les essais en laboratoire utilisent principalement différents types de régimes de chargement, notamment les essais de fluage, quasi-statiques et de fatigue – des éprouvettes simples soumises à des états de contrainte uniaxiaux. En raison du contraste entre les données d'essais uniaxiaux basés sur la conception et le fonctionnement fonctionnel des composants soumis à des contraintes multiaxiales, des travaux de recherche supplémentaires sont menés pour garantir que la relation entre les deux est correctement comprise.
Un spécimen se prêtant directement aux tests biaxiaux est une cruciforme (une plaque en forme de croix) chargée dans le plan par quatre actionneurs orthogonaux. Nous avons développé des systèmes de test pour contrôler le mouvement du centre de l'échantillon, éliminant ainsi les mouvements indésirables et la flexion de l'échantillon. Dans une machine d'essai servohydraulique conventionnelle, une extrémité de l'éprouvette est maintenue stationnaire tandis que l'autre extrémité est déplacée en traction ou en compression par un actionneur. Pour la plupart des tests, il s'agit d'une méthode de fonctionnement très satisfaisante, mais cela signifie que le centre de l'éprouvette se déplace pendant le cycle de test. Pour certains tests, il est nécessaire de maintenir le centre de l'échantillon stationnaire - par exemple, lorsqu'il est nécessaire d'étudier le centre de l'échantillon au Microscope pendant que l'essai est en cours. Pour ce type de test, un deuxième actionneur est ajouté au système afin que des mouvements de déformation puissent être appliqués aux deux extrémités de l'éprouvette. Il y a donc deux actionneurs et deux variables à contrôler : la position centrale de l'éprouvette et la déformation totale appliquée aux extrémités de l'éprouvette. Le problème de contrôle se pose car il n'y a pas d'appariement naturel entre l'actionneur et la variable contrôlée : le mouvement de chaque actionneur affecte à la fois la position centrale et la déformation de l'éprouvette.
Un spécimen se prêtant directement aux tests biaxiaux est une cruciforme (une plaque en forme de croix) chargée dans le plan par quatre actionneurs orthogonaux. Nous avons développé des systèmes de test pour contrôler le mouvement du centre de l'échantillon, éliminant ainsi les mouvements indésirables et la flexion de l'échantillon. Dans une machine d'essai servohydraulique conventionnelle, une extrémité de l'éprouvette est maintenue stationnaire tandis que l'autre extrémité est déplacée en traction ou en compression par un actionneur. Pour la plupart des tests, il s'agit d'une méthode de fonctionnement très satisfaisante, mais cela signifie que le centre de l'éprouvette se déplace pendant le cycle de test. Pour certains tests, il est nécessaire de maintenir le centre de l'échantillon stationnaire - par exemple, lorsqu'il est nécessaire d'étudier le centre de l'échantillon au Microscope pendant que l'essai est en cours. Pour ce type de test, un deuxième actionneur est ajouté au système afin que des mouvements de déformation puissent être appliqués aux deux extrémités de l'éprouvette. Il y a donc deux actionneurs et deux variables à contrôler : la position centrale de l'éprouvette et la déformation totale appliquée aux extrémités de l'éprouvette. Le problème de contrôle se pose car il n'y a pas d'appariement naturel entre l'actionneur et la variable contrôlée : le mouvement de chaque actionneur affecte à la fois la position centrale et la déformation de l'éprouvette.
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