Partie 1 : Rénovation d'une machine à essais de traction
Il s'agit d'une machine à essais de traction de la marque Tinius Olsen (premier fabriquant de ce genre de dispositif). Ce modèle a été manufacturé dans les années 40. Après la Seconde Guerre Mondiale, l'Allemagne a offert cette machine à l'Ecole Royale Militaire de Bruxelles en guise de dédommagement.
Cependant, ce dispositif devenant légèrement obsolète, il était impossible de connaître certains paramètres lors des acquisitions tels que la vitesse de déplacement du vérin qui correspond à une variable essentielle lors d'un essai de traction. De plus, il était difficile d'exploiter les quelques données obtenues.
Il était tout de même important de conserver le design "vintage" de la machine car il représente une époque importante de l'histoire. L'objectif de cette mission était non seulement de concevoir une nouvelle installation hydraulique automatisée mais aussi de rénover le système d'acquisition de donnée afin de permettre à l'utilisateur de contrôler la vitesse de déplacement du vérin et d'obtenir la courbe de la contrainte en fonction de l'allongement du matériau lors d'un essai de traction.
Compétences
- Traiter des données de mesures.
- Dessiner et concevoir une pièce d'un système industriel.
- Concevoir et coder des utilitaires informatiques pour la physique.
- Mettre en oeuvre des mesures pour la conversion d’énergie.
- Métrologie et capteurs.
Prise de connaissance du sujet
Documentation
L'hydraulique n'étant pas abordée en BUT MP, j'ai dû assimiler beaucoup de notions afin de réaliser la mission.
Dimensionnement
Il s'agit de créer une nouvelle installation hydraulique et de choisir les composants les mieux adaptée.
Simulation
Grâce au logiciel Simulink, j'ai pu simuler les installations afin de vérifier leur bon fonctionnement.
Réalisation d'un poster
J'ai réaliser un poster afin de synthétiser et d'expliquer cette mission.
Rapport et soutenance
Machine à essais de traction
(300 kN)
Une machine à essais de traction est un dispositif qui exerce une force de traction sur un matériau afin de déterminer sa résistance à la traction et son comportement à la déformation jusqu’à la rupture. Autrement dit, ce dispositif permet de caractériser le comportement quasi statique du matériau. Il s’agit d’un dispositif que j’ai appris à manipuler lors de ma formation BUT Mesures Physiques, l’IUT de Blois étant équipé de ce genre d’appareils.
Ancien circuit hydraulique
Voici le plan de l'installation hydraulique qui m'a permis de comprendre son fonctionnement afin de concevoir un nouveau circuit hydraulique adapté.
Schéma de l'installation hydraulique imaginée
Voici le schéma de l'installation hydraulique imaginée. Cette installation assure la même fonctionnalité que l'ancienne mais avec des composants récents, pouvant être contrôlés par l'utilisateur. Il est maintenant possible d'imposer une vitesse de déplacement du vérin.
Simulation
Afin de vérifier le bon fonctionnement de l'installation hydraulique, il était nécessaire de la simuler. Pour cela, le logiciel Simulink s'est révélé très pratique notamment grâce à sa simplicité d'utilisation et à la fiabilité des simulations.
LabVIEW
Ce logiciel a permis la conception d'une boucle permettant de rendre les données mesurées par les capteurs exploitables. L'utilisateurs rentre les paramètres de son acquisition (section de l'échantillon, vitesse de déplacement du vérin, déplacement souhaité du vérin et la force souhaitée exercée sur l'échantillon) dans une interface LabVIEW. Il aura ensuite accès à la courbe résultante de son essai de traction (contrainte appliquée en fonction de l'allongement du matériau.
Poster résumant la mission
J'ai conçu ce poster suite à la demande de mon maître de stage afin de présenter la mission que j'ai réalisée. Il pourra être affiché dans l'Ecole Royale Militaire de Bruxelles mais aussi dans l'IUT de Blois.

Partie 2 : Barres de Hopkinson
Un dispositif de barres de Hopkinson, aussi connu sous le nom de barres de choc, est un instrument utilisé pour mesurer les propriétés dynamiques des matériaux, en particulier sous des charges à haute vitesse ou à haute déformation. Il est couramment utilisé dans les domaines de la mécanique des matériaux et de l'ingénierie.
L’objectif de cette mission secondaire était de me familiariser avec les barres de Hopkinson. Pour cela je devais manipuler le dispositif et analyser les courbes résultantes d’essais sur des éprouvettes en aluminium de fabrication industrielle. Cela avec pour objectif d’assister une étudiante préparant sa thèse qui consacrait une grande partie de son temps à rédiger son rapport. Ainsi, mon implication lui permettait de gagner du temps.
Compétences
- Traiter des données de mesures
- Caractérisation de matériaux
- Métrologie et capteurs
- Sécurité au laboratoire
Prise de connaissance du dispositif
Rôle de chaque composant
Afin de comprendre le fonctionnement du dispositif.
Manipulation du dispositif
Cela nécessitait un ordre précis d'actions à réaliser tout en respectant les mesures de sécurité.
Analyser les données
Je devais savoir lire la courbe dynamique contrainte-déformation de l'échantillon.
Schéma du dispositif de barres de Hopkinson
Lorsque l'on envoie un barreau métallique contre la barre incidente avec une certaine vitesse, l'impacte créée une onde de déformation élastique. La manière donc l'échantillon reflète et transmet cette onde et la manière dont il se déforme nous permet d'analyser son comportement.
Courbe obtenue
L'onde incidente (incident wave) et l'onde transmise correspondent à une force de compression (valeur positive). L'onde réfléchie (reflected wave) correspond à une force de traction (valeur négative). Les ondes vont ensuite rebondir sur les extrémités de chaque barre, ce qui explique la répétition des signaux se trouvant dans l'encadré bleu.
Image du dispositif
Voici une photo du SHPB (anglais : Split Hopkinson Pressure Bar) que j'ai appris à manipuler.