Essai de compression

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Un essai de compression mesure la résistance à la compression d'un matériau sur une machine d'essais mécaniques suivant un protocole normalisé. Les essais de compression se font souvent sur le même appareil que l'essai de traction mais en appliquant la charge en compression au lieu de l'appliquer en traction.

Pendant l'essai de compression, l'échantillon se raccourcit et s'élargit. La déformation relative est « négative » en ce sens que la longueur de l'échantillon diminue. La compression tend de plus à amplifier les irrégularités latérales de l'échantillon et, au-delà d'une contrainte critique, l'échantillon peut fléchir et la flèche peut s'accentuer jusqu'au flambage[réf. nécessaire].

Essai de compression d'un cylindre en matériau composite sur une machine d'essai universelle, nécessitant une machine renforcée et un capteur de force de capacité élevée.


Résistance à la compression[modifier | modifier le code]

Définition[modifier | modifier le code]

Compression d'une éprouvette.

En résistance des matériaux, les résistances à la traction, à la compression et au cisaillement sont analysées séparément.

La résistance à la compression est la capacité d'un matériau ou d'une structure à supporter les charges qui tendent à réduire sa taille par compression (écrasement), par opposition à la résistance à la traction qui est une résistance à l'allongement (éclatement) et à la résistance au cisaillement qui est principalement une résistance à la torsion (vrille).

C'est une valeur clé pour la conception de structures. Elle se mesure sur des matériaux ainsi que sur des composants[1] ou des structures[2].

Par définition, la résistance à la compression d'un matériau est l'effort de compression uniaxial atteint à la rupture complète du matériau. Si le matériau est ductile cette rupture n'aura pas lieu mais le matériau se déformera de manière irréversible, de sorte que la résistance à la compression est assimilée à l'effort atteint à la limite de la déformation[réf. nécessaire].

Valeurs typiques[modifier | modifier le code]

Le béton et la céramique ont généralement des résistances à la compression beaucoup plus élevées qu'à la traction.

Inversement, les matériaux composites, tels que les composites à matrice époxy renforcés de fibres de verre, ont tendance à avoir une résistance à la compression plus faible que leur résistance à la traction.

Quant aux métaux, ils ont souvent des résistances à la traction et à la compression assez similaires.

Des valeurs typiques de résistance à la compression sont, par exemple, pour quelques matériaux :

Essai de compression[modifier | modifier le code]

Éprouvette de compression[modifier | modifier le code]

Compression d'une éprouvette cylindrique.

L'essai de compression comporte un raccourcissement élastique d'une éprouvette généralement cylindrique et son écrasement au delà de la limite d'élasticité du matériau.

Les éprouvettes en forme de courts cylindres sont préférables, pour ces essais, aux éprouvettes trop longues ou de section rectangulaire.

Courbe contrainte-déformation[modifier | modifier le code]

Courbe contrainte–déformation en compression.

L'essai de compression commence par une région linéaire où la déformation du matériau est proportionnelle à la contrainte suivant la loi de Hooke où E est le module de Young.

Dans cette région linéaire, le matériau se déforme élastiquement et revient à sa longueur initiale lorsque la contrainte est supprimée.

La région linéaire se termine au point limite d'élasticité. Au-dessus de ce point, le matériau subit une déformation plastique et ne revient pas à sa longueur initiale une fois que la charge est retirée.

Par définition, la contrainte uniaxiale est la force divisée par la surface où F est la charge appliquée en newtons et A est la surface de la section transversale en m2.

La déformation correspondante est où l est la longueur de l'échantillon comprimé et l0 sa longueur initiale. La résistance à la compression correspond au point de la courbe de contrainte-déformation défini par et où F* est la charge appliquée juste avant de détruire l'échantillon et l* est la longueur de l'échantillon juste avant sa destruction.

Déformation de la section transversale[modifier | modifier le code]

En pratique, les professionnels calculent la contrainte par rapport à la surface initiale de la section transversale (au début de l'expérience, avant déformation) en négligeant le fait que la contrainte s'applique réellement à la section transversale déformée (élargie, bombée latéralement avant rupture) sous l'effet de la charge[réf. nécessaire].

Résistance à la compression du béton[modifier | modifier le code]

Moulage d'échantillons cylindriques de béton

La résistance à la compression est l'une des propriétés techniques les plus importante du béton. Elle se mesure, à l'aide d'une machine de compression adaptée, par des essais de compression sur des cubes de béton ou, le plus souvent, sur des cylindres de béton.

Les tests requis diffèrent d'un pays à l'autre.

Pour la conception des constructions, on se protège en divisant la résistance à la compression ainsi mesurée par un coefficient de sécurité.

Références[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Fundamentals of Modern Manufacturing, U.S.A, John Wiley & Sons, (ISBN 0-471-40051-3)
  • (en) Materials Science & Engineering an Introduction, U.S.A, John Wiley & Sons, (ISBN 0-471-22471-5)
  • (en) Thomas J. Urbanik, Sung K. Lee et Charles G. Johnson, « Column Compression Strength of Tubular Packaging Forms Made of Paper », Journal of Testing and Evaluation, vol. 34, no 6,‎ (lire en ligne)
  • (en) Michael A. Ritter, US Dept of Agriculture, Forest Service, Timber bridges : Design, construction, inspection, and maintenance, Washington D.C., , 944 p. (lire en ligne), chap. 9 (« Design of Longitudinal Stress-Laminated Deck Superstructures »)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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