Essai mécanique

• Minéraux : échelle de Mohs.
• Métaux : dureté Vickers (HV), dureté Brinell (HB) et dureté Rockwell (HR).
• Élastomère, plastique, cuir, bois : dureté Shore.

Voir aussi Ductilité.

• Internationales (ISO) et européennes (CEN)
  • EN ISO 2039-2 : Plastiques - Détermination de la dureté - Partie 2 : dureté Rockwell.
  • EN ISO 6506-1 : Matériaux métalliques : essai de dureté Brinell - Partie 1 : méthode d'essai.
  • EN ISO 6507-1 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Vickers - Partie 1 : méthode d'essai.
  • EN ISO 6508-1 : Matériaux métalliques : essai de dureté Rockwell - Partie 1 : méthode d'essai (échelles A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
• Américaines
  • ASTM E10 : Standard method for Brinell hardness of metallic materials.
  • ASTM E18 : Standard methods for rockwell hardness and rockwell superficial hardness of metallic materials.
  • ASTM E140 : Standard hardness conversion tables for metal.

Exemples d'éprouvettes de traction en alliage d'aluminium.

L'éprouvette est tenue en deux points (par une pince ou un crochet), reliés à des filins. L'éprouvette est alors étirée à vitesse constante, et on relève la force de traction nécessaire en fonction de l'allongement. Ces essais permettent de tracer une courbe dite de traction à partir de laquelle les caractéristiques suivantes peuvent être déduites :

• la déformation élastique en fonction de la force appliquée d'où on peut déduire, connaissant les dimensions de l'éprouvette, le module d'Young ;
• la limite d'élasticité conventionnelle souvent notée R_e, ou bien la limite d'élasticité à 0,2 %, R_e0,2 ;
• la déformation plastique ;
• la résistance à la traction ou tension de rupture souvent notée R_m, qui est la contrainte maximale atteinte en cours d'essais. Voir Résistance à la rupture ;
• l'allongement à la rupture noté A et exprimé en % qui correspond à la déformation de la zone utile atteinte lors de la rupture ;
• la striction à la rupture notée Z et exprimée en % qui correspond à la réduction de section de la zone de localisation de la déformation (striction) lors de la rupture.

Une variante moderne des essais de traction, apparue en Allemagne en 2013, consiste à utiliser la force centrifuge sur un assemblage pour générer une contrainte de traction. Lorsque la valeur limite de résistance à la traction (exprimée en MPa ou N) d'un assemblage ou d'un collage est égale à la force centrifuge appliquée, on génère la rupture de ceux-ci et enregistre la limite de rupture. L'avantage consiste à réaliser des tests en batterie sur plusieurs éprouvettes soumises à une contrainte strictement identique lors de l'essai[1].

Selon le matériau, la température et la vitesse de déformation, la courbe peut avoir différentes formes :

Éprouvette :
Lo longueur initiale,
So section initiale,
Do diamètre initial.
Éprouvettes conventionnelles :
${\displaystyle L_{\rm {o}}=5,65\times {\sqrt {S_{\rm {o}}}}}$
avec (Do=20 mm, Lo=100 mm) ou (Do=10 mm, Lo=50 mm).

• 
  Courbe de traction d’un matériau ductile présentant un décrochement :
  R contrainte,
  F Force,
  Rm contrainte maximale avant rupture,
  Re limite apparente d’élasticité,
  e allongement relatif, usuellement noté ${\displaystyle \epsilon }$.
• 
  Essai conventionnel. Quand il n’est pas possible de déterminer la limite apparente d’élasticité, on définit une limite conventionnelle Rp0,2 correspondant à un allongement relatif e=0,2 %.

• Limite d'élasticité : ${\displaystyle R_{\rm {e}}={\frac {F_{\rm {e}}}{S_{0}}}}$.
• Résistance à la traction : ${\displaystyle R_{\rm {m}}={\frac {F_{\rm {m}}}{S_{0}}}}$.
• Allongement à la rupture : ${\displaystyle A\%=100\cdot {\frac {L_{\rm {f}}-L_{\rm {o}}}{L_{\rm {o}}}}}$.

Dans cette expression, ${\displaystyle L_{\rm {o}}}$ et ${\displaystyle L_{\rm {f}}}$ sont respectivement les longueurs initiale et finale après rupture.

• Striction à la rupture : ${\displaystyle Z\%=100\cdot {\frac {S_{\rm {o}}-S_{\rm {f}}}{S_{\rm {o}}}}}$.

Dans cette expression, ${\displaystyle S_{\rm {o}}}$ et ${\displaystyle S_{\rm {f}}}$ sont respectivement les sections initiale et finale après rupture.

• Module de Young, représenté par la pente de la courbe dans sa partie linéaire : ${\displaystyle E={\frac {\rm {d\sigma }}{\rm {d\epsilon }}}}$.
• Coefficient de Poisson : ${\displaystyle \nu ={\frac {\left(d_{\rm {o}}-d\right)/d_{\rm {o}}}{\left(L-L_{\rm {o}}\right)/L_{\rm {o}}}}}$

où ${\displaystyle d_{\rm {o}}}$ et ${\displaystyle d}$ sont respectivement les diamètres initial et sous charge, ${\displaystyle L_{\rm {o}}}$ et ${\displaystyle L}$ les longueurs initiale et sous charge. ${\displaystyle \nu }$ est défini dans le domaine élastique.

Les valeurs ci-dessus sont dénommées apparentes ou conventionnelles (en anglais engineering strain et engineering stress), car elles se réfèrent à la section initiale de l'éprouvette. Les valeurs dites vraies ou rationnelles (true strain et true stress) sont également calculées, basées sur les sections effectivement mesurées à l'allongement considéré. À partir de ces valeurs réelles, une courbe de traction dite rationnelle est tracée. Cette courbe met en évidence le phénomène d'écrouissage.

• Française (AFNOR)
  • NF B51-010 : Bois - Essai de traction perpendiculaire aux fibres.
  • NF B51-017 : Bois - Traction parallèle aux fibres - Détermination de la résistance à la rupture en traction parallèle au fil du bois de petites éprouvettes sans défaut.
  • NF B51-018 : Bois - Traction parallèle aux fibres - Détermination du module d'élasticité en traction parallèle au fil du bois de petites éprouvettes sans défaut.
• Européennes (CEN)
  • EN 10002-1 : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1 : méthode d'essai à température ambiante (remplacée par la norme EN ISO 6892-1).
  • EN 10002-5 : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 5 : méthode d'essai à température élevée.
• Internationales (ISO)
  • ISO 6892-1 : Matériaux métalliques - Essai de traction à température ambiante.
  • ISO 10618 : Fibres de carbone - Détermination des propriétés en traction sur fils imprégnés de résine.
  • ISO 527-1 : Plastiques - Détermination des propriétés en traction.
• Américaines (ASTM)
  • ASTM E8 : Standard test methods for tension testing of metallic materials (il existe la norme ASTM E8M qui est la version métrique).
  • ASTM E21 : Standard methods for elevated temperature tension tests of metallic material.
  • ASTM D143 : Standard test methods for small clear specimens of timber.

• Française (AFNOR)
  • NF B51-007 : Bois - Essai de compression axiale.
• Américaines (ASTM)
  • ASTM D143 : Standard test methods for small clear specimens of timber.
  • ASTM E9 : Standard test methods of compression testing of metallic materials at room temperature
• Internationale (ISO)
  • ISO 604 : Plastiques - Détermination des propriétés en compression

• Essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée Charpy
• Essai de flexion par choc Izod

• Américaine
  • ASTM E23 : Standard test methods for notched bar impact testing of metallic materials.
• Européennes :
  • EN 10045-1 : Matériaux métalliques - Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy - Partie 1 : méthode d'essai.
  • EN 10045-2 : Matériaux métalliques - Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy - Partie 2 : vérification de la machine d'essai (mouton-pendule).

Jean Perdijon, Matériaux sous surveillance, Cachan, Editions Lavoisier, 2021.

• Coefficient de sécurité
• Déformation d'un matériau
• Dynamomètre
• États limites ultime et en service
• Extensométrie
• Facteur de forme
• Module d'élasticité
• Résistance des matériaux
• Viscoélasticité

• Ressource relative à la santé :
  • (en) Medical Subject Headings
• Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :

  • Britannica
• Notices d'autorité :

  • Tchéquie