FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
MORISSET Médéric, Technicien, P’ ENSMA
APPLICATIONS :
Essais mécaniques quasi-statiques sur matériaux polymère, composite et
métallique dans la gamme de température (-60 ; +200°C)
Caractérisation mécanique des matériaux en traction et fluage
Validation des modèles de comportement à long terme sous sollicitation quasi-
statique dans les conditions de température d’usage
Comportement et durabilité :
Caractérisation des propriétés mécaniques en traction et fluage de matériaux polymère
Effet du vieillissement sur les matériaux polymère et composite
Equivalence temps-température sur matériaux polymères
CRP, Tenue résiduelle post endommagement
…
Instron 1195
Capacité max. en charge : ± 100 KN
Cellules de force : ± 0,5/5/50/100 KN
Capacité en course :
870 mm
Environnement :
Air ; 20 à 120 °C
Spécificité :
Enceinte permettant un accès visuel des 2
faces de l’éprouvette
Instron 4505
Capacité max. en charge : ± 100 KN
Cellules de force : ± 0,5/100 KN
Capacité en course :
1120 mm
Environnement :
Air-humidité contrôlée ; -60 à 200°C
Spécificité :
Enceinte avec accès visuel
Machines de Traction
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
Image CEA
Etude de sollicitations multiaxiales sur la durée de vie des
alliages métalliques et des matériaux polymères
APPLICATIONS :
Essais mécaniques de fatigue à grand nombre de cycles (qq. millions) sur
alliages métalliques et matériaux polymères. Validation de modèles de prédiction de durée de vie dans des conditions de
sollicitations multiaxiales en phase ou hors phase couvrant le domaine de
l’endurance sous chargement variable
Validation de modèles de nocivité de défauts sous sollicitations multiaxiales
sur la durée de vie
Réalisation d’essais sous sollicitations multiaxiales d’alliages métalliques ou de
matériaux polymères
Alliages métalliques : Acier, Fonte, Titane, Aluminium
Polymères chargés (thermoplastiques fibres courtes)
Machine d’essais Traction - Torsion
Chaque équipement possède deux vérins hydrauliques dissociés qui autorisent :
• Des mouvements de translation et de rotation
• Des mouvements simultanés ou déphasés
• Fréquence < 10Hz
Equipement Instron 1343 Instron 8874
Capacité Max en charge (kN) 100 25
Capacité Max en couple
(kN.m)2 0,1
Déplacement Max (mm) +/- 50 +/- 125
Angle Max (°) +/- 45 +/- 135
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
EQUIPEX GAP
GAP
11/06/2015
Banc d’essai mécanique multiaxial
Très forte capacité
Environnement contrôlé
APPLICATIONS :
Essais mécaniques multiaxiaux statiques et cycliques sur structures de grande
dimensions et sous très forte charge
Validation des modèles de comportement par confrontation à des situations
complexes(Chargements complexes : multiaxial, hors phase et variable) et
proches de l’usage (température, pression)
Comportement et durabilité :
Aubes fan en composite
Réservoirs bobinés (stockage Hydrogène)
Aubes de turbine en super alliage
Structures avec défauts d’élaboration – critères de fatigue
Conduites (tuyaux) composites et polymères
Eléments de voilure
Logiciel de Pilotage : Test and Motion (DOLI)
Dimensions limites des structures à tester : 2065 mm de
hauteur(distance maximum entre les deux platines de
fixation)
Traction-compression
Torsion
Pression interne en eau sur structure
Accumulateurs de transfert
Multiplicateurs de pression
Statique ±1200 kN ±50 kN.m 300 bars 1200 bars
Cyclique60 mm à 0,5Hz 20°à 0,5Hz 280 bars à 0,8Hz 1160 bars à 0,3Hz
2 mm à 10Hz 1°à 10Hz 10 bars à 20Hz 22 bars à 20Hz
ENDOMAT Macro
CRUZ Maxime IE P’- ENSMA
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
BENOIT Guillaume, IE, P’ ENSMA
EQUIPEMENTS EXPERIMENTAUX :
Les essais de fissuration visent à déterminer les conditions de propagation d’une fissure.
Ces essais peuvent être mener dans différents environnements afin d’en étudier
l’influence (sous air, sous pression de gaz, sous vide, à différentes températures)
Fissuration sous air
Essais de fissuration
La courbe de fissuration issue de
ces essais représente la vitesse de
fissuration en fonction du facteur
d’intensité de contrainte
Fissuration sous vide et ultravide
Caractéristiques :
Températures -50 à 1300°CVide de10-7 mbar
Charge +/-50kN
Instrumentation :
Suivi optique avec loupe binoculaire
Suivi électrique par DDP
Jauge de déformation
Caractéristiques :
Température max 1000°CCharge +/-100kN
Fissuration sous pression de gaz
Caractéristiques :
400bar H2, CO2 ou N2
Température max 350°CCharge +/- 25kN
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
4 5 6 7 8 9 10 20 30 40
15-5 PHR=0.7
20Hz, room temperature
air LT
air TL
H2 0.09 MPa
H2 9MPa
da
/dN
(m
/cy
cle
)
K (MPa x m1/2
)
Fluage
Bancs d’essais mécaniques de fluage à hautes températures
APPLICATIONS :
Ensemble de moyens d’essais permettant de caractériser le comportement et la durée
de vie de matériaux en fluage (traction) à hautes températures
Comportement mécanique en fluage isotherme et anisotherme
de superalliages base nickel, d’aciers, de phase MAX (Ti3AlC2)
etc…
Comportement mécanique en fluage isotherme sur éprouvettes
à concentrateurs de contraintes
Comportement de superalliage base nickel monocristallin en
condition de sur-température
Identification et validation de modèles de comportement en
fluage
Charge max (kN)
Type de fourTempérature
max. (°C)
Mesure
de forceMesure de déformation
Adamel 1 et 2 20 Résistances 1000 Non LVDT
Setra 37 5 Résistances 1350 Non LVDT LASER
Setra 39 5 Lampes 1350 Non LVDT
Setra 35 5 Lampes 1350 Oui
Micromètre optique
+ LVDT Laser + Vidéo
extensométrie
SETRA 35ADAMEL 2 SETRA 37
Florent MAUGET IE P’- ENSMA, Florence HAMON IE P’- CNRSFO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
MAUGET Florent, IE P’ ENSMA
Banc de fatigue thermomécanique hautes températures
APPLICATIONS :
Essais mécaniques à très hautes températures (fluage, fatigue oligocyclique, fatigue
thermomécanique) sous atmosphère de gaz brûlés et sous gradients thermiques
Etude du comportement de superalliages base
Nickel en conditions représentatives des
conditions d’utilisation turboréacteur
MAATRE
Etude des modes d’endommagement des barrières
thermiques aéronautiques en fatigue thermomécanique
et sous gradient de température
Validation de lois de comportements mécaniques en
condition de service
Fatigue des alliages métalliques
APPLICATIONS AU DPMM :
Boucle d’hystérésis (contrainte-déformation)
Ecrouissage cyclique (loi de puissance)
Courbe de Wöhler (courbe de durcissement ou d’adoucissement cyclique)
Identification des phases d’endommagement (accommodation, stabilisation,
propagation, rupture)
• Lignes refroidies
• Amarrages filetés pour monter les éprouvettes avec écrous, contre-écrous et entretoises
• Mesure de déformation :
Lvdt déportés Extensomètres résistifs
Machines Oligo-cycliques
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
GORGE Anne-Laure IE P’- ENSMA, HAMON Florence IE P’- CNRS
Pilotage en contrainte imposée
Pilotage en déformation imposée (totale
ou plastique)
Signal triangle/sinusoïdale/trapèze
Fréquence quelques Hz
Equipements
Instron1362 A 1362 B 8562 8862
Charge max
(statique)100kN 100kN 200kN 200kN
Dynamique ±50kN ±50kN ±100kN ±100kN
Déplacement vérin ±50mm ±50mm ±50mm ±50mm
Environnement
(température et
vide)
Four
lampes
1600°C
Four résistif
650°C
10-6 mbar
Four résistif
1600°C
Four
lampes
1600°C
4 machines de fatigue électromécanique : faible nombre de cycles
(jusqu’à 105 cycles), plastification macroscopique
Matériaux étudiés : acier, alliages titane, superalliages base nickel, Fer pur…
Caractérisation des mécanismes d’endommagement : comportement
cyclique, durabilité des matériaux
Optimisation de microstructures
Dimensionnement de pièces
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
11/06/2015
BERTHEAU Denis, IR CNRS
Image CEA
Endurance des alliages métalliques - Influence des défauts
APPLICATIONS :
Essais mécaniques de fatigue à grand nombre de cycles sur alliages métalliques.
Validation de modèles de prédiction de durée de vie en prenant en compte
l’influence du type de sollicitations
Validation de modèles de nocivité de défauts sous sollicitations variées sur la durée de
vie (traction, torsion, flexion 3 points/4 points)
Réalisation de courbes de Wöhler d’alliages métalliques
Alliages de fonderie : Fonte haute résistance, Titane, Aluminium, Superalliage
base Nickel
Alliages SPS : TiAl
Alliage corroyés : Acier
Vibrophore
Fréquence de sollicitation (liée la rigidité des éprouvettes) entre 80-200Hz
durée de vie comprise entre 106 et 107 cycles
Equipement 2 HFP 421 10 HFP 422 20 HFP 5100
Capacité Max en
charge (kN)20 100 20
Statique (kN) 20 100 20
Dynamique (kN) 10 50 10
Type de sollicitation Traction/Compression ou Torsion ou Flexion Traction/Compression
Environnement (*) Four résistif 1200°C Four résistif 1000°C X
(*) Seuls les essais de traction/Compression sont réalisables en température
FO-QU-01-11 du 22/01/2015
Plateforme d’essais mécaniques sous pression de H2 et de CO2
APPLICATIONS :
Essais de traction, fatigue, fissuration sur matériaux métalliques et polymères
• ENERGIE SUBSTITUTIVE : HYDROGENEStockage : innovation : nouveaux réservoirs composites / liner
Endommagement des interfaces composites-liner sous contrainte (cloquage à l’interface)
Transport : pipe-line acier (300-400bar), fragilisation par l’hydrogène (propagation de fissures)
Distribution : réseau de distribution polymère (30bar), tenue long-terme sous pression d’hydrogène
- des structures actuelles pour le gaz naturel
- innovation : nouveaux tubes fonctionnels
• TRANSPORT ET STOCKAGE DU CO2Tenue sous pression de CO2 et fiabilité de joints d’étanchéité élastomère
• FIABILITE DES INSTALLATIONS PETROLEDurabilité des pipe-lines : fragilisation par l’hydrogène de la paroi métallique (fissuration)
HYCOMAT
Traction-compression ±20 kN
Pression max 400 bar
Température max 150°C
11/06/2015
Site du Centre d’Etudes Aérodynamiques et Thermiques de Poitiers - Biard station extérieure de compression et alimentation
en azote, hydrogène et dioxyde de carbone
pilotage déporté de la machine d’essai
(système vidéo pour la visualisation)
intérieur de l’enceinte pressuriséeéprouvette de traction en polyéthylène
PROGRAMME H2E
PROGRAMME ANR PAN-H
Coût : 590 k€ TTC
PROGRAMMEANR COLLINE
Top Related