{"id":7091,"date":"2019-11-01T14:36:23","date_gmt":"2019-11-01T14:36:23","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=7091"},"modified":"2023-11-13T23:29:53","modified_gmt":"2023-11-13T23:29:53","slug":"mesure-de-la-relaxation-des-contraintes-par-nanoindentation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/stress-relaxation-measurement-using-nanoindentation\/","title":{"rendered":"Mesure de la relaxation des contraintes par nanoindentation"},"content":{"rendered":"
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INTRODUCTION<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Les mat\u00e9riaux visco\u00e9lastiques sont caract\u00e9ris\u00e9s comme ayant \u00e0 la fois des propri\u00e9t\u00e9s visqueuses et \u00e9lastiques. Ces mat\u00e9riaux sont soumis \u00e0 une diminution de la contrainte en fonction du temps (relaxation de la contrainte) sous une contrainte constante, ce qui entra\u00eene une perte importante de la force de contact initiale. La relaxation des contraintes d\u00e9pend du type de mat\u00e9riau, de la texture, de la temp\u00e9rature, de la contrainte initiale et du temps. La compr\u00e9hension de la relaxation des contraintes est essentielle pour s\u00e9lectionner les mat\u00e9riaux optimaux qui pr\u00e9sentent la r\u00e9sistance et la flexibilit\u00e9 (relaxation) requises pour des applications sp\u00e9cifiques.<\/p>\n

Importance de la mesure de la relaxation du stress<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

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Conform\u00e9ment \u00e0 la norme ASTM E328i, \"Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures\", une force externe est initialement appliqu\u00e9e sur un mat\u00e9riau ou une structure \u00e0 l'aide d'un p\u00e9n\u00e9trateur jusqu'\u00e0 ce qu'elle atteigne une force maximale pr\u00e9d\u00e9termin\u00e9e. Une fois la force maximale atteinte, la position du p\u00e9n\u00e9trateur est maintenue constante \u00e0 cette profondeur. La variation de la force externe n\u00e9cessaire pour maintenir la position du p\u00e9n\u00e9trateur est ensuite mesur\u00e9e en fonction du temps. La difficult\u00e9 des tests de relaxation de contrainte est de maintenir la profondeur constante. Le testeur m\u00e9canique Nanovea nanoindentation<\/a> mesure avec pr\u00e9cision la relaxation de la contrainte en appliquant un contr\u00f4le en boucle ferm\u00e9e (r\u00e9troaction) de la profondeur \u00e0 l'aide d'un actionneur pi\u00e9zo-\u00e9lectrique. L'actionneur r\u00e9agit en temps r\u00e9el pour maintenir la profondeur constante, tandis que le changement de charge est mesur\u00e9 et enregistr\u00e9 par un capteur de charge tr\u00e8s sensible. Ce test peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 sur pratiquement tous les types de mat\u00e9riaux sans qu'il soit n\u00e9cessaire de respecter des exigences strictes en mati\u00e8re de dimensions de l'\u00e9chantillon. En outre, plusieurs essais peuvent \u00eatre r\u00e9alis\u00e9s sur un seul \u00e9chantillon plat afin de garantir la r\u00e9p\u00e9tabilit\u00e9 du test.<\/p>\n

OBJECTIF DE MESURE<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Dans cette application, le module de nanoindentation du Nanovea Mechanical Tester mesure le comportement de relaxation sous contrainte d'un \u00e9chantillon d'acrylique et de cuivre. Nous montrons que le Nanovea Testeur M\u00e9chanique<\/a> est un outil id\u00e9al pour \u00e9valuer le comportement visco\u00e9lastique en fonction du temps des mat\u00e9riaux polym\u00e8res et m\u00e9talliques.<\/p>\n

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CONDITIONS DE TEST<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

La relaxation des contraintes d'un \u00e9chantillon d'acrylique et d'un \u00e9chantillon de cuivre a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e par le module de nanoindentation du Nanovea Mechanical Tester. Diff\u00e9rents taux de charge d'indentation ont \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9s, allant de 1 \u00e0 10 \u00b5m\/min. La relaxation a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e \u00e0 une profondeur fixe une fois que la charge maximale cible a \u00e9t\u00e9 atteinte. Une p\u00e9riode de maintien de 100 secondes a \u00e9t\u00e9 mise en place \u00e0 une profondeur fixe et le changement de charge a \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9 au fur et \u00e0 mesure que le temps de maintien s'\u00e9coulait. Tous les essais ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s dans des conditions ambiantes (temp\u00e9rature ambiante de 23 \u00b0C) et les param\u00e8tres des essais d'indentation sont r\u00e9sum\u00e9s dans le tableau 1.<\/p>\n

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R\u00c9SULTATS ET DISCUSSION<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Figure 2<\/strong> montre l'\u00e9volution du d\u00e9placement et de la charge en fonction du temps pendant la mesure de la relaxation des contraintes d'un \u00e9chantillon acrylique et d'une vitesse de chargement de l'indentation de 3 \u00b5m\/min \u00e0 titre d'exemple. L'ensemble de ce test peut \u00eatre d\u00e9compos\u00e9 en trois \u00e9tapes : Chargement, Relaxation et D\u00e9chargement. Au cours de l'\u00e9tape de chargement, la profondeur augmente de fa\u00e7on lin\u00e9aire au fur et \u00e0 mesure que la charge augmente. La phase de relaxation a \u00e9t\u00e9 lanc\u00e9e une fois que la charge maximale a \u00e9t\u00e9 atteinte. Au cours de cette phase, une profondeur constante a \u00e9t\u00e9 maintenue pendant 100 secondes gr\u00e2ce \u00e0 la fonction de contr\u00f4le de la profondeur en boucle ferm\u00e9e de l'instrument et il a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 que la charge diminuait au fil du temps. L'essai s'est termin\u00e9 par une phase de d\u00e9chargement afin de retirer le p\u00e9n\u00e9trateur de l'\u00e9chantillon acrylique.<\/p>\n

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D'autres essais d'indentation ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s en utilisant les m\u00eames taux de charge du p\u00e9n\u00e9trateur mais en excluant une p\u00e9riode de relaxation (fluage). Les courbes de charge en fonction du d\u00e9placement ont \u00e9t\u00e9 obtenues \u00e0 partir de ces essais et ont \u00e9t\u00e9 combin\u00e9es dans les graphiques de la figure 3 pour les \u00e9chantillons d'acrylique et de cuivre. Lorsque la vitesse de chargement du p\u00e9n\u00e9trateur a diminu\u00e9 de 10 \u00e0 1 \u00b5m\/min, la courbe charge-d\u00e9placement s'est d\u00e9plac\u00e9e progressivement vers des profondeurs de p\u00e9n\u00e9tration plus \u00e9lev\u00e9es pour l'acrylique et le cuivre. Une telle augmentation de la d\u00e9formation en fonction du temps r\u00e9sulte de l'effet de fluage visco\u00e9lastique des mat\u00e9riaux. Un taux de chargement plus faible permet \u00e0 un mat\u00e9riau visco\u00e9lastique d'avoir plus de temps pour r\u00e9agir \u00e0 la contrainte externe qu'il subit et de se d\u00e9former en cons\u00e9quence...<\/p>\n

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L'\u00e9volution de la charge \u00e0 une d\u00e9formation constante en utilisant diff\u00e9rents taux de charge d'indentation a \u00e9t\u00e9 trac\u00e9e dans la Figure 4 pour les deux mat\u00e9riaux test\u00e9s. La charge a diminu\u00e9 \u00e0 un taux plus \u00e9lev\u00e9 dans les premiers stades de la phase de relaxation (p\u00e9riode de maintien de 100 secondes) des essais et a ralenti une fois que le temps de maintien a atteint ~50 secondes. Les mat\u00e9riaux visco\u00e9lastiques, tels que les polym\u00e8res et les m\u00e9taux, pr\u00e9sentent un taux de perte de charge plus important lorsqu'ils sont soumis \u00e0 des taux de charge d'indentation plus \u00e9lev\u00e9s. Le taux de perte de charge pendant la relaxation a augment\u00e9 de 51,5 \u00e0 103,2 mN pour l'acrylique et de 15,0 \u00e0 27,4 mN pour le cuivre, respectivement, lorsque la vitesse de chargement de l'indentation a augment\u00e9 de 1 \u00e0 10 \u00b5m\/min. Figure 5<\/strong>.<\/p>\n

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Comme mentionn\u00e9 dans la norme ASTM E328ii, le principal probl\u00e8me rencontr\u00e9 dans les tests de relaxation des contraintes est l'incapacit\u00e9 d'un instrument \u00e0 maintenir une d\u00e9formation\/profondeur constante. Le testeur m\u00e9canique Nanovea fournit d'excellentes mesures pr\u00e9cises de relaxation des contraintes gr\u00e2ce \u00e0 sa capacit\u00e9 \u00e0 appliquer un contr\u00f4le en boucle ferm\u00e9e de la profondeur entre l'actionneur pi\u00e9zo-\u00e9lectrique \u00e0 action rapide et le capteur de profondeur \u00e0 condensateur ind\u00e9pendant. Pendant la phase de relaxation, l'actionneur pi\u00e9zo\u00e9lectrique ajuste le p\u00e9n\u00e9trateur pour maintenir sa contrainte de profondeur constante en temps r\u00e9el tandis que le changement de charge est mesur\u00e9 et enregistr\u00e9 par un capteur de charge ind\u00e9pendant de haute pr\u00e9cision.<\/p>\n

CONCLUSION<\/i><\/u><\/strong><\/p>\n

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La relaxation des contraintes d'un \u00e9chantillon d'acrylique et d'un \u00e9chantillon de cuivre a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e \u00e0 l'aide du module de nanoindentation du testeur m\u00e9canique Nanovea \u00e0 diff\u00e9rents taux de chargement. Une profondeur maximale plus importante est atteinte lorsque les indentations sont r\u00e9alis\u00e9es \u00e0 des taux de chargement plus faibles en raison de l'effet de fluage du mat\u00e9riau pendant le chargement. Les \u00e9chantillons d'acrylique et de cuivre pr\u00e9sentent tous deux un comportement de relaxation des contraintes lorsque la position de l'indenteur \u00e0 une charge maximale cibl\u00e9e est maintenue constante. Des changements plus importants dans la perte de charge pendant la phase de relaxation ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9s pour les essais avec des taux de chargement d'indentation plus \u00e9lev\u00e9s.<\/p>\n

L'essai de relaxation de contrainte produit par le testeur m\u00e9canique Nanovea montre la capacit\u00e9 de l'instrument \u00e0 quantifier et \u00e0 mesurer de mani\u00e8re fiable le comportement visco\u00e9lastique d\u00e9pendant du temps des mat\u00e9riaux polym\u00e8res et m\u00e9talliques. Il dispose d'une multi-fonction in\u00e9gal\u00e9e Nano et Micro modules sur une seule plate-forme. Des modules de contr\u00f4le de l'humidit\u00e9 et de la temp\u00e9rature peuvent \u00eatre associ\u00e9s \u00e0 ces instruments pour des capacit\u00e9s de tests environnementaux applicables \u00e0 un large \u00e9ventail d'industries. Les modules Nano et Micro comprennent tous deux des modes d'essai de rayure, de duret\u00e9 et d'usure, offrant ainsi la gamme la plus large et la plus conviviale de capacit\u00e9s d'essais m\u00e9caniques disponibles sur un seul syst\u00e8me.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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MAINTENANT, PARLONS DE VOTRE CANDIDATURE<\/b><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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