Les essais de traction et de compression sont des procédures essentielles pour vérifier la qualité des matériaux. Ils nous permettent de connaître de nombreux paramètres concernant les matériaux. En matière d'essais de matériaux, de nombreuses personnes s'opposent à l'essai de traction et à l'essai de compression. Toutefois, ces deux méthodes d'essai diffèrent l'une de l'autre.
L'essai de traction porte principalement sur la capacité du matériau à résister à la traction et à l'étirement. L'essai de compression consiste à comprimer le matériau pour en vérifier les propriétés. Ces essais sont réalisés à l'aide de machines spécifiques. Dans cet article, j'aborderai les essais de traction et de compression, en soulignant leurs principales différences.
Aperçu des tests de traction et de compression
Les essais de traction et de compression sont similaires dans une certaine mesure. Ils exposent le matériau à différents niveaux de charge ou de contrainte. Toutefois, l'essai de traction implique de tirer et d'étirer le matériau. Il est utile de connaître la force maximale qu'un matériau peut supporter avant de se déformer de manière permanente. En revanche, l'essai de compression consiste principalement à comprimer le matériau.
Lors de ces essais, le matériau est exposé à une force ou à une contrainte importante. Il est intéressant de noter que cette force ne tire pas, mais pousse, écrase et appuie. Il est utile de comprendre comment le matériau se comportera lorsqu'il sera exposé à des contraintes dans des conditions réelles. Ces tests nous donnent la valeur exacte des paramètres suivants :
- Élongation
- Limite d'élasticité
- Point de rupture
- Comportement d'encolure
- Résistance à la compression
L'élongation indique l'élasticité d'un matériau. La limite d'élasticité nous aide à connaître le point à partir duquel le matériau commence à se déformer de manière permanente. La résistance à la compression indique la force maximale qu'un matériau peut supporter sans se rompre. Ces tests permettent de déterminer la résistance maximale du matériau, au-delà de laquelle il ne peut plus supporter de contraintes supplémentaires.
Les testeur de traction Les machines de traction et de compression tirent et compriment respectivement le matériau. L'appareil d'essai (machine) augmente progressivement la force (contrainte). L'opérateur note le comportement du matériau. Le testeur affiche également un graphique contrainte-déformation. Il nous indique à quel moment le matériau commence à se déformer de manière permanente et à se rompre. L'opérateur note différents paramètres au cours de ce test.
Les ingénieurs ont besoin de ces paramètres avant d'utiliser un matériau pour fabriquer divers produits. Par exemple, l'essai de compression est utilisé pour évaluer la qualité des matériaux utilisés dans les ponts et les bâtiments. Les ingénieurs n'utilisent pas un matériau dont ils ne connaissent pas l'allongement, la résistance à la compression et d'autres paramètres.
Différences entre l'essai de traction et l'essai de compression
Les essais de traction et de compression nous permettent de connaître différents paramètres. Ils décrivent le comportement d'un matériau lorsqu'il est exposé à différents niveaux de contrainte. De cette manière, nous pouvons les utiliser en exposant la contrainte, ce qui est sans danger pour leur structure. Toutefois, les essais de traction et de compression sont différents les uns des autres. Nous allons donc nous pencher sur ces deux types d'essais et discuter de leurs principales distinctions.
1- Direction de la force appliquée
Les essais de traction et de compression diffèrent par la direction de la force appliquée. L'essai de traction consiste à appliquer une force vers l'extérieur. En revanche, l'essai de compression consiste à appliquer une force vers l'intérieur. Comme vous le savez, le testeur de traction tire le matériau par les deux extrémités. La direction de la force va vers l'extérieur. La machine d'essai de compression applique une force vers l'intérieur. Elle applique une contrainte au matériau et vérifie son comportement. La force appliquée reste donc dirigée vers le matériau.
2- Type de stress produit
Les essais de traction et de compression portent sur deux types de contraintes différentes. L'essai de traction génère une contrainte de traction. En revanche, les essais de compression exposent le matériau à une contrainte de compression. Il s'agit plutôt de comprimer le matériau.
La contrainte de traction étire le matériau et vérifie son élasticité. En d'autres termes, cette contrainte allonge le matériau. Les particules du matériau occupent plus d'espace et s'éloignent les unes des autres. La contrainte de compression pousse, presse et raccourcit le matériau. Dans ces cas, les particules de matériau se rapprochent beaucoup les unes des autres en raison de la contrainte ou de la force de compression.
3- Mise en place de l'équipement
L'essai de traction est effectué dans un machine d'essai universelle (UTM). Elle est munie de deux poignées. Le matériau ou l'échantillon est serré entre ces deux pinces. Les opérateurs vérifient l'alignement pour garantir une lecture précise. Les deux poignées de la machine tirent l'échantillon et lui appliquent une contrainte. L'opérateur note alors la contrainte et le comportement du matériau.
La machine enregistre également le graphique contrainte-déformation, ce qui est très utile. Il nous indique les différents points où les matériaux présentent des comportements distincts. En revanche, les machines d'essai de compression sont équipées de plaques plates. L'échantillon est placé dans la machine entre ces deux plaques. Les plaques compriment le matériau en appliquant une force sur celui-ci.
4- Comportement à la déformation
Comme indiqué précédemment, l'essai de traction étire les matériaux en appliquant une force. Par conséquent, le matériau s'amincit au fur et à mesure qu'il est étiré. Il devient de plus en plus mince avec l'augmentation de la contrainte. À un moment donné, vous remarquerez que le matériau subit un rétrécissement.
À ce stade, le matériau aura une section transversale fragile. D'autres parties du matériau auront une section inférieure à ce col. L'essai de compression consiste à appliquer une force pour comprimer le matériau. En conséquence, le matériau se raccourcit et sa taille diminue. Si le matériau est fragile, il peut même se briser et éclater.
5- Propriétés des matériaux mesurées
Comme indiqué ci-dessus, ces deux méthodes d'essai nous permettent de connaître différents paramètres. Cependant, chaque test nous fournit des paramètres différents pour les matériaux. L'essai de traction fournit des informations sur les paramètres suivants :
- Limite d'élasticité
- Point de rupture
- Comportement d'encolure
- Allongement (Ductilité)
- Résistance ultime à la traction (UTS)
- Module de Young (module d'élasticité)
Tous ces paramètres sont associés à l'étirement des matériaux. D'autre part, le test de compression nous fournit également certains paramètres. Ces paramètres concernent principalement la poussée, la compression et l'écrasement. Voici la liste de ces paramètres clés.
- Résistance à la compression
- Limite d'élasticité en compression
- Déformation, raccourcissement et écrasement
- Module d'élasticité de Young (en compression)
Rappelez-vous que la limite d'élasticité et la résistance à la compression ont la même signification pour un comportement différent. La limite d'élasticité est la force qu'un matériau supporte avant de se déformer de manière permanente. De même, la résistance à la compression est la contrainte ou la force maximale à laquelle le matériau est soumis avant de s'écraser ou de céder.
6- Matériaux couramment testés
Les deux essais diffèrent en ce qui concerne les matériaux qu'ils testent. L'essai de traction convient généralement aux matériaux qui ont tendance à s'allonger. Sous l'effet d'une contrainte, ces matériaux se dilatent et augmentent de taille. Les plastiques, les polyesters, le caoutchouc et les métaux, par exemple l'acier, sont des exemples de matériaux de ce type. En revanche, l'essai de compression ne permet pas de tester ces matériaux.
Il teste plutôt les matériaux qui sont fragiles. Cela signifie que ces matériaux fragiles peuvent se briser lorsqu'ils sont soumis à une charge extrême. La céramique, le béton, la brique, le bois et d'autres matériaux en sont des exemples. Ces matériaux ne s'allongent pas lorsqu'une force leur est appliquée. Au contraire, ils sont plus susceptibles de se fissurer et de se briser en raison d'une charge dépassant leur limite.
7- Présence de couchage
Le colmatage est un phénomène courant dans les essais de traction. Comme vous le savez, les matériaux ductiles se dilatent et s'allongent sous l'effet de la traction. Si vous continuez à tirer, le matériau atteindra sa résistance ultime à la traction. Passé ce stade, on observe un rétrécissement du matériau. Certaines parties du matériau sont plus fines que le reste. Cette partie devient de plus en plus mince si vous continuez à la tirer.
Cette partie mince du matériau est appelée col. En général, le matériau se rompt au niveau de cette partie mince (col). Dans l'essai de compression, le matériau subit une compression et non une traction. Il est donc poussé et il n'y a pas de collet sur les matériaux. Ce collet n'est typique que pour de nombreux matériaux ductiles tels que les métaux et les plastiques.
8- Coût et complexité de la mise en place des tests
L'essai de traction est généralement plus coûteux et plus complexe que son homologue. La raison en est que les machines d'essai de traction sont coûteuses. De plus, ces machines ont besoin de pinces qui servent de dispositifs de fixation. Elles maintiennent et tirent le matériau par les deux bouts et vérifie la résistance à la traction.
Si le matériau n'est pas aligné entre ces dispositifs, ce test ne donnera pas un résultat précis. Le testeur de traction utilise également des extensomètres pour mesurer l'allongement du matériau. Tous ces aspects font de l'essai de traction un processus complexe et peu convivial.
En revanche, le test de compression est simple. La machine utilisée pour ce test est équipée de deux plaques. Le matériau est placé entre ces plaques. Les plaques compriment ensuite le matériau des deux côtés et vérifient son comportement sous contrainte. En outre, ces machines sont peu coûteuses, ce qui rend ce test rentable.
Questions fréquemment posées
La traction est-elle la même chose que la compression ?
Non. La traction fait référence à l'élasticité des matériaux. Les essais de traction permettent de vérifier l'élasticité d'un matériau sous l'effet de la tension. La compression fait référence au processus de compression ou de poussée d'un matériau. Ce test comprime le matériau et vérifie son comportement.
Quelle est la différence entre la résistance à la traction et la résistance à la compression ?
La résistance à la traction indique la contrainte maximale (traction) qu'un matériau peut supporter. Au-delà, le matériau se déforme de manière permanente. À l'inverse, la résistance à la compression est la contrainte maximale de poussée ou de pression qu'un matériau peut supporter. Après la résistance à la compression, le matériau se fissure et se brise.
La même machine peut-elle effectuer des essais de traction et de compression ?
Oui, les machines d'essai universelles modernes sont équipées de pinces et de plaques. Les pinces permettent d'effectuer les essais de traction. D'autre part, les plaques présentes dans ces machines permettent d'exécuter le test de compression. Auparavant, nous utilisions deux machines différentes pour ces essais.
Conclusion
Les essais de compression et de traction sont largement utilisés dans diverses industries. Ils diffèrent l'un de l'autre et sont utilisés pour tester différents types de matériaux. Cependant, leur importance est la même et les ingénieurs les considèrent comme essentiels pour leur prise de décision.
N'oubliez pas que les ingénieurs ne choisissent un matériau qu'après avoir pris connaissance de sa résistance et de ses capacités. Dans cet article, j'ai examiné huit différences essentielles entre ces essais. Rappelons que l'essai de traction consiste à tirer et à étirer les matériaux. L'essai de compression consiste à appliquer une pression sur le matériau et à observer son comportement sous contrainte.