Cours DETERMINATION DE LA RESISTANCE AU CHOC

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DETERMINATION DE LA
RESISTANCE AU CHOC CHARPY
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NFT EN ISO 179-1
1. Domaine d'application
Cet essais est applicable aux matériaux suivants :
-
Thermoplastiques rigides pour moulage ou pour extrusion, y compris les compositions
chargées et renforcées de fibres courtes et les feuilles de thermoplastiques rigides.
Matières thermodurcissable à mouler y compris les compositions chargées et renforcées de
fibres courtes
Composites thermoplastiques et thermodurcissable renforcés par des fibres.
Il ne convient pas :
aux matériaux alvéolaires ou structures sandwichs.
2. Principe
Une masse à mouvement pendulaire, animée d'une vitesse déterminée provoque par une
percussion unique, la rupture d'une éprouvette (lisse ou entaillée) placée entre deux appuis.
L'énergie absorbée par le choc est rapportée à la section droite de l'éprouvette.
3. Définitions
résistance au choc Charpy d'éprouvettes non entaillées
acU : énergie de choc absorbée par la rupture d'une éprouvette non entaillée, rapportée à la section
droite initiale de l'éprouvette (exprimée en kJ/m²)
résistance au choc Charpy d'éprouvettes entaillées
acN : énergie de choc absorbée par la rupture d'une éprouvette entaillée rapportée à la section droite
initiale de l'éprouvette au niveau de l'entaille (exprimée en kJ/m²)
N = A, B ou C en fonction du type de l’entaille
choc en position debout
e : impact sur la surface longitudinale étroite h x l de l'éprouvette avec direction de la percussion
perpendiculaire à la dimension h
choc en position à plat
f : impact sur la surface longitudinale large bx l de l'éprouvette avec direction de la percussion
parallèle à la dimension h.
Légende
1 Direction de percussion
2 Axe du pendule
3 Éprouvette
4 Entaille
5 Support
Choc debout
Choc a plat
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choc normal
n : plastiques renforcés de type stratifié ; impact avec direction de la percussion perpendiculaire au
plan de renforcement
choc parallèle
p : plastiques renforcés de type stratifié ; impact avec direction de la percussion parallèle au plan de
renforcement
4. Appareillage
Mouton pendule CHARPY
Cet appareil est constitué par :
- un bâti rigide et massif
- une masse oscillante à mouvement pendulaire comportant un percuteur
- un dispositif de repérage de l'énergie absorbée par la rupture de l'éprouvette.
- un support d'éprouvette comportant deux appuis contre lesquels l'éprouvette est placée.
5. Eprouvettes
a. Types d'éprouvettes, dimensions et distance entre appuis
Type d'éprouvette
Longueur
l
Largeur
b
1
2
3
80 ± 2
25h
11h ou 13h
10,0 ± 0,2
10 ou 15
Dimensions en millimètres
Distance entre
Epaisseur
appuis
h
L
+0,5
62 -0,0
4,0 ± 0,2
20h
3d
6h ou 8h
b. Types d'entailles
Le type d'entaille recommandé est le type A. Pour la plupart des matériaux, les
éprouvettes avec ou sans entaille simple de type A soumises à l'essai en position debout
conviennent.
Si les éprouvettes qui comportent une entaille de type A ne se rompent pas pendant
l’essai, il faut utiliser les éprouvettes à entaille de type C.
c. Conditionnement des éprouvettes
Sauf spécifications contraires, on conditionne les éprouvettes à 23°C ±2°C et 50% ± 5% d'humidité
relative.
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6.
-
Mode opératoire
Mesurer l'épaisseur h et la largeur b de chaque éprouvette à 0,02 mm prés.
Encliqueter le pendule en position de départ.
Placer l'éprouvette contre les appuis en faisant correspondre l'entaille et le percuteur.
Libérer le pendule avec précaution puis relever la valeur de l'énergie absorbée E si l'éprouvette
est rompue.
10 éprouvettes doivent être soumises à l'essai.
Pour les compositions pour moulage et extrusion, quatre types de défaillance peuvent se produire :
C
H
P
N
Rupture complète: rupture dans laquelle l'éprouvette se sépare en au moins deux
morceaux
Rupture charnière: rupture incomplète telle que les deux parties de l'éprouvette tiennent
seulement ensemble par une couche mince en forme de charnière ayant une faible rigidité
résiduelle
Rupture partielle: rupture incomplète qui ne correspond pas à la définition de la rupture
charnière
Sans rupture: dans le cas où il n'y a pas de rupture, l'éprouvette est seulement pliée et
entraînée entre les blocs supports, avec blanchissement éventuel dû à la contrainte
Plusieurs méthodes sont proposées :
Désignation de la
Type
méthode
d'éprouvette
Direction de
percussion
ISO 179-1/1eU *
ISO 179-1/1eA *
1
ISO 179-1/1eB
ISO 179-1/1eC
ISO 179-1/1fU c
* Méthode recommandée.
7. Calcul et expression des résultats
a. Résistance au choc
Position
debout
À plat
Rayon de
fond
d'entaille
Type
d'entaille
A
B
C
Non entaillée
Entaille simple
0,25 ± 0,05
1,00 ± 0,05
0,10 ± 0,02
Non entaillée
Largeur
restante à la
base de
l'entaille
8,0 ± 0,2
8,0 ± 0,2
8,0 ± 0,2
acU : résistance au choc d'éprouvettes lisses en kJ/m²
acN : résistance au choc d'éprouvettes entaillées en kJ/m²
Ec : énergie absorbée par le choc en joules
b : largeur de l'éprouvette en mm
bN : largeur sous entaille de l'éprouvette en mm
h : épaisseur de l'éprouvette en mm
Ec
⋅ 10 3
h⋅b
Ec
Eprouvette entaillée : a cN =
⋅ 10 3
bN ⋅ h
On prendra pour résistance au choc la moyenne de 10 déterminations.
Eprouvette lisse : a cU =
b. Sensibilité relative à l'entaille.
Très utilisé pour les thermodurcissable, la sensibilité relative à l'entaille est exprimée par la formule
suivante :
a
S = cN
a cU