Les tests de résistance à la compression sont l’un des types de tests mécaniques les plus élémentaires, avec les tests de traction et de flexion. Ces tests sont utilisés pour déterminer le comportement d'un matériau sous des charges d'écrasement appliquées et sont généralement effectués en appliquant une pression sur un échantillon d'essai de géométrie cubique ou cylindrique à l'aide de plateaux ou de montages spéciaux dans une machine d'essai universelle. Lors des essais, diverses propriétés du matériau sont calculées et un diagramme contrainte-déformation est tracé, qui est utilisé pour déterminer des attributs tels que la limite d'élasticité, la limite proportionnelle, la limite d'élasticité, la limite d'élasticité et, pour certains matériaux, la résistance à la compression.
Les tests de résistance à la compression permettent aux fabricants d’évaluer l’intégrité et la sécurité des matériaux, des composants et des produits à différentes étapes du processus de fabrication. Pour qu’un matériau soit utilisé dans une nouvelle application ou dans une nouvelle production, il doit démontrer sa capacité à résister aux forces mécaniques qu’il rencontrera dans l’application finale. Les applications potentielles peuvent aller des tests de résistance d’un pare-brise de voiture aux tests de durabilité des poutres en béton utilisées dans la construction. La mousse utilisée dans les sièges doit être confortable pour le consommateur et les dispositifs d’administration de médicaments doivent être faciles à insérer pour les prestataires de soins médicaux.
De plus, les matériaux et les produits peuvent être exposés à des forces mécaniques sur des périodes courtes ou longues, par le biais d’une utilisation cyclique ou répétée, et dans une large gamme de températures et de conditions environnementales différentes. Alors que les coussins de siège sont censés durer un certain temps, les pneus automobiles doivent conserver leur élasticité dans toutes les conditions météorologiques. Les matériaux qui présentent une résistance à la traction élevée ont tendance à présenter une faible résistance à la compression, mais pas toujours. De même, les matériaux qui présentent une résistance à la compression élevée ont tendance à présenter une faible résistance à la traction. Par conséquent, les tests de compression sont souvent utilisés pour les matériaux fragiles tels que le béton, les métaux, les plastiques, la céramique, les composites et les matériaux ondulés tels que le carton. Ces matériaux sont généralement utilisés dans des capacités de charge où leur intégrité sous des forces de compression est essentielle.
Contrairement aux tests de traction, qui sont généralement effectués pour déterminer les propriétés de traction d'un matériau particulier, les tests de compression sont généralement effectués sur des produits finis. Les articles courants tels que les balles de tennis, les balles de golf, les bouteilles d’eau, les housses de protection, les tuyaux en plastique et les meubles sont des exemples de produits qui doivent être évalués pour leur résistance à la compression. Par exemple, un ingénieur pourrait vouloir économiser du plastique en créant des bouteilles d’eau à parois plus fines, mais les bouteilles doivent toujours être suffisamment solides pour être emballées sur des palettes et empilées pour l’expédition. Les tests de compression peuvent aider l’ingénieur à affiner l’équilibre entre la résistance du produit et les économies de matériaux.
Outre son importance pour le processus de recherche et développement, la résistance à la compression est également utilisée par les services d'assurance qualité pour garantir que les lots de produits finis répondent aux spécifications requises en matière de propriétés de compression. Ceci est important tant du point de vue de la sécurité que du point de vue commercial, car les produits défectueux peuvent être dangereux pour l’utilisateur final et également causer des dommages importants aux entreprises de fabrication sous la forme de retards de production, de pertes de revenus et d’atteintes à la réputation.
Les tests de pression sont effectués sur des machines d'essai universelles, également appelées machines d'essai de pression. Ces machines sont constituées d'un châssis à simple ou double colonne équipé d'une cellule de charge, d'un logiciel de test et de plaques et accessoires spécifiques à l'application. Les machines d'essai universelles sont disponibles dans une large gamme de capacités de force allant de 0,02 N à 2.000 XNUMX kN. La plupart des tests de faible force sont effectués sur une machine de paillasse, tandis que les applications de force plus élevée nécessitent des cadres de modèle de sol de type industriel. Ces systèmes peuvent être configurés avec différents montages pour tester n'importe quel produit, composant ou matériau.
La plupart des tests de résistance à la compression sont effectués conformément aux normes établies publiées par des organismes internationaux de normalisation tels que ASTM et ISO. Les normes d’essai spécifient les paramètres et les résultats d’essai acceptables pour différents types de matières premières, telles que les métaux et le béton utilisés dans les projets d’infrastructure, et les produits finis, tels que les dispositifs médicaux et l’électronique grand public.
Ces normes garantissent que les matériaux et les produits entrant dans la chaîne d’approvisionnement présentent des propriétés mécaniques prévisibles et sont peu susceptibles de se détériorer lors de leur utilisation finale prévue.
Certaines des normes internationales les plus utilisées développées par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) sont :
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