La machine de compression électro-hydraulique asservie à micro-ordinateur est choisie principalement pour sa capacité à effectuer une commutation précise et automatisée entre le contrôle de la charge et le contrôle du déplacement. Cette capacité à double mode est essentielle pour tester le béton léger confiné par tube en acier inoxydable, car elle permet aux chercheurs d'appliquer initialement une force constante, puis de passer sans transition au contrôle de la vitesse de déformation une fois que le matériau commence à fléchir.
Idée clé : La valeur de cette machine spécifique réside dans sa capacité à prévenir une rupture soudaine et catastrophique pendant l'essai. En passant au contrôle du déplacement après la déformation, elle "attrape" l'échantillon, permettant l'enregistrement détaillé de la résistance résiduelle et de la dégradation progressive du matériau, plutôt que de simplement enregistrer son point de rupture.
Le Mécanisme de Contrôle
Avant la déformation : Taux de charge constant
Dans les premières étapes de l'essai, la colonne de béton se comporte de manière élastique. Pendant cette phase, la machine utilise le contrôle de la charge pour appliquer la force à un taux constant et régulier.
Cela garantit que la contrainte appliquée à la colonne augmente de manière linéaire et prévisible. Elle simule avec précision l'accumulation de poids ou de pression que la colonne subirait dans un scénario structurel réel jusqu'à son point de déformation.
Après la déformation : Contrôle du déplacement
Une fois que l'échantillon atteint son point de déformation (où il commence à se déformer de manière permanente), la machine passe automatiquement au contrôle du déplacement de haute précision.
Au lieu d'augmenter la force, la machine contrôle désormais la *distance* parcourue par la tête de compression. Ceci est essentiel car, après la déformation, le matériau peut nécessiter *moins* de force pour continuer à se déformer ; le contrôle du déplacement permet à la machine de suivre ce comportement sans écraser instantanément l'échantillon.
Capture des comportements critiques du matériau
Enregistrement de la "branche descendante"
Les machines d'essai standard ne parviennent souvent pas à capturer les données après que la résistance ultime est atteinte, ce qui entraîne une chute soudaine des données.
La machine asservie capture la branche descendante de la courbe contrainte-déformation. Ces données révèlent comment la colonne se comporte lors de sa rupture, fournissant des informations vitales sur sa ductilité et ses capacités d'absorption d'énergie.
Analyse de la redistribution des contraintes
Les colonnes composites reposent sur l'interaction entre le tube en acier et le noyau en béton.
Alors que le béton se fissure et se dilate, le tube en acier le confine. Le contrôle précis de cette machine permet aux chercheurs d'observer ce processus de redistribution des contraintes, en particulier comment la charge est transférée entre le béton en rupture et le tube en acier de confinement.
Mesure de la capacité portante résiduelle
Même après que le béton ait atteint sa résistance ultime, il conserve une certaine capacité portante grâce au confinement du tube en acier.
Cette machine permet de poursuivre l'essai en toute sécurité dans cette phase. Elle capture la capacité portante résiduelle, essentielle pour comprendre les marges de sécurité en cas d'événements sismiques ou de surcharge.
Permettre une corrélation avancée des données
Surveillance de la déformation en temps réel
Alors que la machine contrôle la compression au niveau macro, elle fournit un environnement stable pour les capteurs externes.
Les extensomètres à résistance de haute sensibilité fixés au tube en acier s'appuient sur le fonctionnement fluide de la machine pour capturer des données précises de déformation longitudinale et latérale sans bruit ni pics de vibration.
Suivi des coefficients de confinement
La stabilité du contrôle asservi permet le calcul du coefficient de confinement.
Les chercheurs peuvent corréler les données de charge de la machine avec les lectures des extensomètres pour quantifier exactement le soutien que le tube en acier apporte au béton du noyau à chaque milliseconde de l'essai.
Observation de l'évolution du coefficient de Poisson
La transition du comportement élastique au comportement élasto-plastique implique un changement significatif dans la façon dont le matériau se dilate sous pression.
Les données collectées pendant la compression contrôlée de la machine permettent d'observer le coefficient de Poisson, en suivant son évolution d'un 0,3 stable dans la phase élastique à un 0,7 beaucoup plus élevé dans la phase élasto-plastique.
Comprendre les compromis
Complexité de l'opération
Ce niveau de précision nécessite une programmation sophistiquée. L'opérateur doit définir avec précision le point de commutation entre le contrôle de la charge et le contrôle du déplacement ; un réglage incorrect peut entraîner une défaillance prématurée ou des données invalides.
Coût et maintenance de l'équipement
Les systèmesservo-hydrauliques sont considérablement plus coûteux et complexes que les presses hydrauliques standard. Ils nécessitent une maintenance rigoureuse du fluide hydraulique et des servovalves pour maintenir la réactivité de haute précision requise pour le contrôle du déplacement.
Faire le bon choix pour votre projet
Si vous déterminez quel équipement utiliser pour les essais structurels, considérez vos besoins analytiques spécifiques :
- Si votre objectif principal est d'obtenir des charges de rupture simples : Une machine d'essai hydraulique standard est suffisante et plus rentable.
- Si votre objectif principal est d'analyser la ductilité et le comportement post-pic : Vous avez absolument besoin d'une machine électro-hydraulique asservie à micro-ordinateur pour capturer la branche descendante de la courbe contrainte-déformation.
- Si votre objectif principal est d'étudier la mécanique de confinement : Le contrôle asservi est nécessaire pour fournir l'environnement de déformation lent et stable requis pour que les extensomètres de haute sensibilité enregistrent des données précises d'expansion latérale.
En résumé, utilisez cette machine lorsque vous avez besoin de comprendre non seulement *quand* une colonne se rompt, mais *comment* elle se rompt.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Presse Hydraulique Standard | Machine Électro-Hydraulique Asservie |
|---|---|---|
| Mode de Contrôle | Manuel/Charge Fixe | Commutation Automatisée Charge & Déplacement |
| Capture de Données | Charge de Pic Uniquement | Courbe Complète Contrainte-Déformation (y compris la Branche Descendante) |
| Gestion Post-Déformation | Rupture Catastrophique | Déformation Contrôlée (Attrapage de l'échantillon) |
| Valeur de Recherche | Essais de Résistance de Base | Ductilité, Absorption d'Énergie & Capacité Résiduelle |
| Idéal Pour | Contrôles Qualité de Routine | Recherche Avancée sur les Matériaux & Analyse Structurelle |
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Références
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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