Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol
Combiner trois essais mécaniques en un sans compromis : banc d'essai multi-fonctions pour la géomécanique
Pour un laboratoire de recherche en géomécanique, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un banc d'essai sur mesure qui intègre trois essais mécaniques (compression, flexion, ténacité) sur un seul bâti. La solution optimise l'espace au sol sans sacrifier la précision requise en R&D, grâce à une architecture garantissant un alignement parfait pour chaque configuration.
En bref
- Client
- Laboratoire de recherche en géomécanique
- Domaine
- Géosciences
- Technique
- Essais mécaniques (compression, flexion, ténacité)
01 — La question de recherche
Comment combiner plusieurs essais mécaniques sur un même bâti sans dégrader la précision de chaque mesure ?
En recherche sur les matériaux, la caractérisation complète d'un échantillon impose souvent de réaliser plusieurs types d'essais mécaniques. Chaque essai (traction, compression, flexion...) requiert un outillage, un alignement et parfois une chaîne de mesure spécifiques, ce qui conduit les laboratoires à s'équiper de plusieurs machines dédiées, chacune occupant un espace au sol précieux. Notre client, un laboratoire de géosciences et d'étude du sous-sol, cherchait à rationaliser son flux de travail en remplaçant trois presses distinctes par un équipement unique. Les solutions standards n'existaient pas : les presses multi-essais du commerce sont souvent conçues pour le contrôle qualité, avec une flexibilité qui se paie par une perte de rigidité et de précision, inacceptable pour un usage en R&D.
Comment garantir une rigidité et un alignement parfaits et répétables pour trois configurations d'essai mécaniquement très différentes, en utilisant un seul axe de chargement et un seul bâti ?
02 — Notre démarche
Notre démarche : du verrou technique à la solution sur mesure
Intégrer trois configurations d'essai sur un axe unique
Pour passer d'un essai à l'autre rapidement et sans erreur, nous avons conçu une plateforme mobile sur laquelle sont montés les outillages spécifiques. Plutôt que de changer manuellement les outillages, l'opérateur positionne la plateforme sous l'axe de chargement unique. L'alignement est garanti mécaniquement, assurant la répétabilité et la rigidité maximale pour chaque essai.
Mesurer la déformation de l'échantillon, pas celle de la machine
Calculer le module d'élasticité ou le coefficient de Poisson exige de mesurer des déformations infimes. Nous avons donc décorrélé la mesure de celle du vérin, qui inclut la flexion du bâti. Des capteurs de déplacement dédiés, placés au plus près de l'échantillon de roche, assurent une mesure directe et précise de sa déformation axiale et radiale.
Standardiser la préparation pour fiabiliser la mesure
La validité d'un essai de ténacité de fracture dépend de la qualité de la fissure amorcée. Pour minimiser la variabilité liée à l'opérateur, nous avons fourni des outillages sur mesure dédiés aux étapes de préparation. Le client dispose ainsi d'une solution complète et cohérente, de l'échantillon brut au résultat fiable.
03 — Caractéristiques techniques
| Types d'essais | Compression uniaxiale (UCS), flexion 3 points, ténacité de fracture (traction) |
|---|---|
| Capacité de charge maximale | 20 kN (en compression et en traction) |
| Résolution de la mesure d'effort | 0.1 N |
| Résolution de la mesure de déplacement axial | 0.001 mm |
| Résolution de la mesure de déplacement radial | 0.0001 mm |
04 — Autres applications
Votre projet ressemble-t-il à celui-ci ?
Matériaux composites (aéronautique, automobile)
Caractériser un même matériau selon plusieurs axes (traction, compression, flexion) pour valider des modèles de comportement. L'architecture d'un bâti unique avec une table mobile indexée pour changer rapidement de configuration resterait pertinente ; les outillages et capteurs de déformation seraient adaptés.
Dispositifs médicaux (orthopédie, dentaire)
Réaliser une série d'essais mécaniques normés (compression, flexion, fatigue) sur des implants ou prothèses. Le principe d'un banc multi-essais compact et répétable serait conservé, en adaptant les matériaux et en intégrant potentiellement une enceinte simulant les conditions physiologiques.
Génie civil et matériaux de construction
Qualifier les propriétés mécaniques de nouveaux bétons ou mortiers via divers essais normés sur un équipement polyvalent. On garderait le concept de consolidation de plusieurs bancs en un seul, en adaptant la taille des outillages, les capacités de charge et les interfaces logicielles.
Un ingénieur de notre bureau d’études vous répond dans les meilleurs délais.