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[SPT 2026] Traction : acier, aluminium, cuivre et bois
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Essai de traction : machine, eprouvette, courbe et resultats
L essai de traction est l essai mecanique de base pour caracteriser un materiau soumis a un effort axial progressif. Il permet de determiner les grandeurs suivantes : module d elasticite E, coefficient de Poisson, limite d elasticite, resistance maximale ou resistance a la rupture, allongement apres rupture et coefficient de striction.
La machine impose le deplacement ou la charge et mesure simultanement force et allongement.
Les resultats sont comparables seulement si les dimensions utiles sont connues et normalisees.
Machine et acquisition
Une machine de traction comporte un bati rigide, une traverse mobile, un capteur de force, des mors de serrage et, lorsque l essai l exige, un extensometre. Le fichier d acquisition contient au minimum la force F et l allongement Delta L. Ces valeurs doivent ensuite etre converties en contrainte et deformation.
Eprouvettes et comparabilite des resultats
Les eprouvettes de traction sont cylindriques ou prismatiques, avec une partie centrale calibree et des tetes d attache adaptees au serrage. Pour comparer les resultats de plusieurs essais, la longueur utile doit etre proportionnee a la section initiale. Pour une eprouvette cylindrique, on utilise couramment L0 = 5 d0 ou L0 = 10 d0 selon le type d allongement recherche.
Courbe conventionnelle.
sigma = F / S0 ; epsilon = Delta L / L0
Si F est en N et S0 en mm2, sigma est en MPa.
Grandeurs a extraire
| Grandeur | Calcul ou identification | Role dans l interpretation |
|---|---|---|
| Limite d elasticite | Re = Fe/S0 ou Rp0,2 par decalage de 0,2 % | Seuil de deformation permanente |
| Resistance maximale | Rm = Fmax/S0 | Resistance nominale maximale avant striction ou rupture |
| Module d Young | E = Delta sigma / Delta epsilon dans le domaine elastique | Rigidite du materiau |
| Coefficient de Poisson | nu = deformation transversale / deformation longitudinale en valeur absolue | Couplage entre allongement et contraction laterale |
| Allongement apres rupture | A% = (Lu - L0)/L0 x 100 | Ductilite mesuree sur longueur utile |
| Striction | Z% = (S0 - Su)/S0 x 100 | Localisation de la deformation avant rupture |
Influence de la vitesse
La vitesse de deformation influence la forme de la courbe et les valeurs mesurees. Dans un essai standard, elle doit etre maitrisee et indiquee avec les resultats. Une vitesse trop differente rend les comparaisons fragiles, surtout dans la zone plastique.
Comparaison des materiaux du parcours
| Materiau | Ce qu il faut observer | Interpretation attendue |
|---|---|---|
| Acier | Domaine elastique marque, plasticite, striction eventuelle | Comparer Re/Rp0,2, Rm, A et Z |
| Aluminium | Rigidite plus faible et limite souvent conventionnelle | Utiliser Rp0,2 si la limite n est pas nette |
| Cuivre | Grande ductilite et ecrouissage important | Discuter la deformation plastique et la striction |
| Bois | Comportement anisotrope selon le sens des fibres | Preciser orientation, humidite et defauts visibles |
Erreur a eviter. La courbe machine Force - allongement depend de la geometrie de l eprouvette. La courbe sigma - epsilon est celle qui permet de comparer les materiaux.
Precision de la mesure en traction
Dans un essai de traction, la zone utile doit etre suffisamment longue et raccordee aux tetes par des conges progressifs. Ces raccordements limitent les concentrations de contraintes au voisinage des mors et aident a obtenir un etat de contrainte uniaxial dans la partie calibree.
Mesure de l allongement
| Choix de mesure | Consequence sur les resultats |
|---|---|
| Deplacement traverse | Correct pour visualiser la tendance globale, moins fiable pour E |
| Extensometre sur L0 | Preferable pour determiner E, Re ou Rp0,2 |
| Jauge axiale et jauge transversale | Permet d estimer E et le coefficient de Poisson dans le domaine elastique |
| Mesure optique | Permet d observer la localisation avant striction |
Vitesse de deformation
La vitesse de sollicitation doit etre documentee. Les essais classiques de traction restent quasi statiques ; lorsque la vitesse augmente fortement, les resultats peuvent changer et l interpretation exige de tenir compte de l inertie et des ondes elastiques. Dans ce module, on exploite des essais quasi statiques et des fichiers bruts deja stabilises.
Lecture attendue d un fichier brut. Avant de calculer E, verifier si la colonne de deplacement correspond a la traverse ou a un extensometre. Si ce n est pas precise, commenter l incertitude dans l interpretation.
Consignes pratiques pendant l essai de traction
La qualite d un essai de traction depend fortement du montage et du suivi des grandeurs mesurees.
| Point de controle | Exigence pratique | Risque si mal realise |
|---|---|---|
| Alignement | L axe de l eprouvette doit coincider avec la ligne centrale de traction du systeme de serrage. | Flexion parasite et rupture non representative. |
| Serrage | Les mors doivent maintenir l eprouvette sans glissement. | Allongement fausse, courbe instable, module sous-estime. |
| Vitesse d essai | La vitesse de separation des mors doit etre controlee et notee en mm/min. | Comparaison impossible entre essais. |
| Longueur de reference L0 | Distance initiale entre reperes de la partie utile, exprimee en mm. | Erreur directe sur la deformation epsilon. |
| Indicateur de force | La force totale supportee par l eprouvette doit etre mesuree pendant tout l essai. | Erreur sur sigma, Re, Rm et rupture. |
| Extensometre | La variation de longueur doit etre suivie sur la longueur de reference quand la precision est requise. | Confusion entre deplacement machine et deformation utile. |
Definitions utiles
- Contrainte en traction : force de traction par unite de surface initiale, en MPa.
- Deformation : accroissement de longueur rapporte a la longueur de reference, sans dimension ou en %.
- Seuil d ecoulement : premiere contrainte pour laquelle la deformation augmente sans augmentation notable de contrainte.
- Module d Young : pente de la courbe contrainte-deformation dans la zone elastique.
sigma = F/S0 ; epsilon = Delta L/L0 ; E = sigma/epsilon dans la zone elastique lineaire.
Points de vigilance pour l essai de traction
La traction demande une eprouvette alignee avec l axe de chargement, serree sans glissement et instrumentee de facon compatible avec la precision attendue. La zone utile doit porter une contrainte et une deformation aussi uniformes que possible; la rupture ne doit pas etre provoquee par les mors ou par un defaut de montage.
Avant essai
Mesurer la section initiale, la longueur utile, l etat de surface et l alignement. Identifier le materiau et la geometrie de l eprouvette.
Mesurer la section initiale, la longueur utile, l etat de surface et l alignement. Identifier le materiau et la geometrie de l eprouvette.
Pendant essai
Suivre force, allongement, vitesse et apparition de striction. Noter les ecarts: glissement, rupture hors repere, instabilite.
Suivre force, allongement, vitesse et apparition de striction. Noter les ecarts: glissement, rupture hors repere, instabilite.
Apres essai
Calculer E, Re ou Rp0,2, Rm, A % et Z %. Comparer les comportements de l acier, l aluminium, le cuivre et le bois.
Calculer E, Re ou Rp0,2, Rm, A % et Z %. Comparer les comportements de l acier, l aluminium, le cuivre et le bois.
Le coefficient de Poisson peut etre obtenu si la deformation transversale est mesuree. L allongement a rupture et la striction completent la lecture: ils renseignent sur la ductilite, la localisation de la deformation et le mode de rupture.
Lire completement une courbe de traction
La courbe de traction se lit comme une succession de comportements. Au debut, de nombreux metaux presentent une zone elastique presque lineaire: la pente donne le module d Young et la deformation disparait apres dechargement si la limite elastique n est pas depassee.
Elasticite lineaire
Relation sigma = E epsilon. La pente initiale doit etre calculee dans une zone stable, sans jeu de machine ni glissement.
Relation sigma = E epsilon. La pente initiale doit etre calculee dans une zone stable, sans jeu de machine ni glissement.
Elasticite non lineaire et anelasticite
Certains materiaux ne suivent pas une droite parfaite. Une boucle charge-decharge traduit une energie dissipee et une restitution differee.
Certains materiaux ne suivent pas une droite parfaite. Une boucle charge-decharge traduit une energie dissipee et une restitution differee.
Plasticite
Apres la limite elastique, une partie de la deformation devient permanente. Pour les aciers doux, on peut observer ReH et ReL; sinon on retient souvent Rp0,2.
Apres la limite elastique, une partie de la deformation devient permanente. Pour les aciers doux, on peut observer ReH et ReL; sinon on retient souvent Rp0,2.
Striction
Apres Rm, la deformation se localise. La contrainte conventionnelle peut diminuer alors que la contrainte vraie locale reste elevee.
Apres Rm, la deformation se localise. La contrainte conventionnelle peut diminuer alors que la contrainte vraie locale reste elevee.
Deux exploitations doivent etre distinguees: la contrainte conventionnelle utilise la section initiale S0 et la deformation epsilon = deltaL/L0; la contrainte vraie utilise la section instantanee et la deformation vraie peut etre exprimee par ln(L/L0) tant que la deformation reste uniformement repartie.
TP traction : raideur, module et traction indirecte
Un TP de traction peut etre organise en deux lectures complementaires: la courbe effort-allongement, qui donne la raideur globale K, et la courbe contrainte-deformation, qui donne le module d Young E dans la zone elastique.
Influence du materiau
Comparer acier, aluminium, cuivre, bois ou polymere a geometrie connue: la pente, la deformation maximale et le mode de rupture ne racontent pas la meme chose.
Comparer acier, aluminium, cuivre, bois ou polymere a geometrie connue: la pente, la deformation maximale et le mode de rupture ne racontent pas la meme chose.
Influence de la section
Deux eprouvettes du meme materiau mais de sections differentes peuvent avoir des raideurs K differentes. Le module E doit rester coherent apres passage en contrainte-deformation.
Deux eprouvettes du meme materiau mais de sections differentes peuvent avoir des raideurs K differentes. Le module E doit rester coherent apres passage en contrainte-deformation.
Traction indirecte
Pour certains cylindres fragiles, une compression diametrale provoque une rupture par traction transversale. On exploite alors Rt = 2F/(pi D L) avec F en N et D, L en mm.
Pour certains cylindres fragiles, une compression diametrale provoque une rupture par traction transversale. On exploite alors Rt = 2F/(pi D L) avec F en N et D, L en mm.
Cette distinction evite une erreur classique: confondre la rigidite du montage ou de l eprouvette avec une propriete intrinseque du materiau.
Modifié le: dimanche 17 mai 2026, 16:07