Dynamomètre

Un dynamomètre est un appareil de mesure d'une force ou d'un couple. Il utilise un ressort (cas d'un modèle simple) dont on connaît la raideur définie par le module d'élasticité, ou une cellule à jauge de déformation. Le peson est son nom d'origine.

L'unité de force est le newton (symbole N) du nom du découvreur de la théorie de la gravitation universelle, Isaac Newton. Les multiples les plus usités sont le décanewton (daN) et le kilonewton (kN). La dyne (symbole dyn) est une ancienne unité de force.

Aujourd'hui la majorité des dynamomètres sont numériques et tendent à remplacer les modèles mécaniques, que ce soit en recherche-développement ou en contrôle qualité.

Dynamomètre mécanique

Les dynamomètres mécaniques utilisent directement le principe de la loi de Hooke.

Dynamomètre numérique

Un dynamomètre numérique est un instrument (portable ou fixe) composé d'un capteur de force, d'un système électronique et d'un afficheur.
Le capteur de force est le cœur du dispositif. Il peut être assimilé à un ressort qui se déforme selon la force appliquée. Quand ce capteur se déforme, les jauges de déformation mesurent les contraintes appliquées et émettent une tension électrique proportionnelle à la force. L'électronique du dynamomètre interprète alors cette tension pour l'afficher en unités de force.

Applications

Les dynamomètres sont aujourd'hui utilisés dans de nombreux domaines.

Machines d'essais en traction ou en compression (presse)

Ces machines sont équipées d'une cellule dynamométrique à jauge de déformation. Particulièrement répandues, elles sont conçues pour apporter au laboratoire industriel ou scientifique l'analyse des propriétés mécaniques «quasi-instantanées»^[1] des matériaux selon multiples paramètres de l'essai (déformation, vitesse de déformation, température, histoire thermique, etc. ).
Les capteurs de force sont pourvus d'un câble électrique terminé par un connecteur et sont rapidement interchangeables (sauf pour les gros modèles). La fréquence de leur étalonnage est fréquemment annuelle.
Les premières machines étaient reliées à un enregistreur graphique. Les plus récentes sont connectées via un boîtier-interface à un PC pourvu d'un logiciel. Ce dispositif permet le pilotage, l'acquisition, la visualisation, l'analyse numérique et graphique, l'exportation de fichiers ASCII vers un tableur, la sauvegarde et l'impression des données du test .
La traverse supérieure est fixe. La traverse mobile est entraînée par deux vis latérales, actionnées par un moto-réducteur à courant continu. La liaison entre les vis et le réducteur s'effectue par poulies et courroie synchrone en élastomère armé.
La vitesse de déformation (ou de sollicitation) v est faible (v peut fluctuer de 0, 1 à 500 mm/min ; en pratique v est fréquemment comprise entre 1 et 50 mm/min).
Des modèles renforcés (avec surtout bâti mécanique, moteur, transmission et capteur de force adaptés) peuvent réaliser des tests mécaniques mettant en jeu des forces élevées^[2]. Leur capteur de force peut mesurer plusieurs centaines de kN (en traction, compression, flexion, etc. ).
Remarque : un bouton d'arrêt d'urgence doit être présent.

L'application la plus courante est la mesure de la force à la rupture (force maximale, F_m, obtenue avant d'atteindre la rupture) en traction pour savoir si un produit et/ou un montage est conforme ou non. Les résistances à la rupture en traction (R_m ou σ_m) ou au cisaillement (τ_m) ont la dimension d'une contrainte et sont déduites de la force à la rupture ; ces deux résistances sont fréquemment exprimées en MPa^[4].

A titre d'exemple, on peut déterminer la force indispensable pour séparer un connecteur d'un câble, la force de fermeture d'une porte, une force d'emboîtage élastique ou évaluer la qualité d'un ressort d'amortisseur.

Remarque : une machine de traction peut être couplée à un extensomètre (de type optique, par exemple) donnant la possibilité l'enregistrement des courbes contrainte σ = f (déformation ε) des éprouvettes soumises à une sollicitation en traction. Ainsi, il est envisageable de caractériser la souplesse du matériau utilisé par la valeur de l'allongement à la rupture A%^[5].

Notes

Voir aussi

Liens externes

• Exemples de dynamomètres et d'applications disponibles sur le site du fabricant français Andilog Technologies.

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