Dynamique rapide

A l’échelle matériau, les dispositifs d’essais permettent de caractériser les évolutions jusqu'à rupture dans la plage des vitesses de déformation couramment rencontré en situation de crash et d'impact [0.05;5000]s-1. De nombreux dispositifs expérimentaux complémentaires sont mis en œuvre pour couvrir cette plage et caractériser le comportement des matériaux sur une très large gamme d'impédances mécaniques : métaux et alliages, composites et polymères, matériaux cellulaires, matériaux biologiques (en lien avec l'activité biomécanique du choc).

La machine hydraulique permet de balayer une large gamme de taux de déformation et de répondre aux exigences d'essais à haute vitesse. Elles comprennent des montages en traction/compression sur une gamme de vitesse allant de 0.05 à 250s-1. Elle s’accompagne d’un extensomètre électro-optique pour les mesures d’allongements et d’une cellule piézoéléctrique pour la mesure d’effort. Un dispositif (stéréo) corrélation d’images et des caméras ultra-rapides permettent la mesure de champs et des prises de vue allant de 3000images/s à 25000images/s.

Les dispositifs à barres de Kolsky sont des outils expérimentaux qui permettent d’effectuer des sollicitations (traction, compression ou torsion) à de grandes vitesses de déformation (jusqu’à 5000 s-1). Le principe même des barres d’Hopkinson repose sur le positionnement  d’un échantillon à caractériser entre une barre d’entrée  et une barre de sortie. Un projectile est lancé sur l’extrémité libre de la barre d’entrée, ce choc génère une onde qui se propage dans la barre d’entrée. A l’interface entre la barre d’entrée et l’échantillon,  une partie de cette onde se propage dans l’échantillon et l’autre partie est réfléchie. L’onde transmise traverse l’échantillon et rencontre l’interface entre l’échantillon et la barre de sortie. Une partie de cette onde est une nouvelle fois réfléchie et traverse à nouveau en sens inverse l’échantillon.

Cette propagation d’onde permet de générer ainsi une sollicitation dynamique de l’éprouvette. La mesure sur les barres d’entrée et de sortie du passage des ondes permet de revenir à la déformation de l’échantillon et à la force appliquée. En fonction de la nature de l’échantillon à tester et du type de sollicitation désiré, divers jeux de barres peuvent être utilisés.

En complément des barres classiques, des barres en traction et en compression ont été implémentées et équipées d’étouffeurs d’ondes élastiques. Les étouffeurs permettent de bloquer les propagations d’ondes après le premier passage. En combinant un projectile de longueur spécifique, il est possible de contrôler de façon précise l’écrasement (en compression) ou l’allongement (en traction). Ce principe permet de contrôler l’éprouvette à différents stades de déformation puis reprendre l’essai en cours.