Publication : Laboratoire d'essais

- - D 35
  - RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
  - LABORATOIRE D’ESSAIS
  - MESURE DES CONSTANTES ÉLASTIQUES DES MATÉRIAUX PAR UN PROCÉDÉ ACOUSTIQUE par R. Cabarat
  - PUBLICATION N° 71
  - (Extrait des Comptes Rendus de l’Académie des Sciences
  - T. 217 - P. 229-230 - 19 novembre 1943)
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- - ACOUSTIQUE. — Mesure des constantes élastiques des matériaux par un procédé acoustique.
  - Note (1) de M. ROBERT CABARAT.
  - Le module d’élasticité E et le module de torsion u. de la plupart des substances solides peuvent être mesurés en déterminant la fréquence propre pour la vibration longitudinale et pour la vibration de torsion des éprouvettes. Basé sur le procédé électrostatique de P. Grivet (2) pour l’entretien des vibrations dans les verges, le montage que nous avons utilisé convient parfaitement pour produire, soit des vibrations longitudinales, soit des vibrations de torsion et mesurer avec une grande précision dans les deux cas la fréquence propre d’une éprouvette cylindrique. On opère sur des éprouvettes d’une longueur de l’ordre de 200mm et d’un diamètre de iomm. Les substances étudiées peuvent être aussi bien isolantes que conductrices.
  - L’éprouvette cylindrique est fixée en son milieu par trois aiguilles d'acier trempé qui la maintiennent verticalemen t entre deux électrodes aj astables A et B. L’électrode A reçoit la tension amplifiée d’un générateur hétérodyne basse fréquence et exerce une attraction électrostatique périodique sur l’éprouvette, produisant ainsi dans celle-ci des vibrations longitudinales. L'autre, B, sert de microphone électrostatique. Les tensions produites par le déplacement de l’éprouvette sont enregistrées après amplification sur un oscilloscope cathodique.
  - L'éprouvette doit être au potentiel du sol. Si la substance étudiée est isolante, on la recouvre d’un enduit conducteur (argenture chimique, alumi-nure par évaporation etc.) d’épaisseur assez faible pour ne pas modifier appré-ciablement les phénomènes.
  - L’amplitude des vibrations de l’éprouvette n’est notable que si la période des vibrations électriques est égale à la période propre de l’éprouvette. On fait varier la fréquence de la tension appliquée entre l’électrode A et la terre, en agissant sur le condensateur variable du générateur basse fréquence jusqu’à ce qu’il y ait résonance : l’amplitude des vibrations enregistrées sur l’oscilloscope passe alors par un maximum.
  - La capacité du microphone électrosialique constitué par l’extrémité de l’éprouvette et l’électrode B étant très faible (quelques u.u.F), il est indispensable, si l’on veut avoir une grande sensibilité, de rendre la connexion entre la grille et l’électrode du microphone aussi courte que possible.
  - (1) Séance du 22 novembre 1943.
  - (2) Comptes rendus, 213, 1941, p. 231.
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  - Pour l’excitation et la mesure des vibrations de torsion, une petite plaque est collée ou soudée suivant un diamètre à chaque extrémité de l’éprouvette. Deux électrodes ajustables en regard des plaques jouent le rôle des électrodes A et B du montage précédent. En plus des vibrations de torsion, il peut se produire des vibrations transversales; pour diminuer l’importance de ces dernières, il est nécessaire de souder les plaques à angle droit. Pour identifier les deux genres de vibrations, on compare les fréquences propres d’éprouvettes de même nature mais de diamètre différent. Seules les fréquences propres des vibrations de torsion sont indépendantes du diamètre. Nous avons vérifié expérimentalement que l’influence de la masse des plaques sur la fréquence propre des vibrations de torsion était négligeable devant l’ordre de grandeur des erreurs commises.
  - Nous avons mesuré les constantes élastiques E et y. d’un certain nombre de. métaux et de verres. Les mesures ont été faites à la température ordinaire sur des éprouvettes cylindriques de 7 à 10mm de diamètre et 200 à 25omm de longueur. Le tableau ci-après résume les résultats obtenus :
  - a. Conducteurs.
  - Laiton (“).
  - E(Kg/mm2)............................... 10290
  - [J. » ........................... 3760
  - Coefficient de Poisson [o=(E/2|)—1].... 0,368 (") à 60 % de cuivre; (*) du commerce.
  - b. Verres.
  - Cristal.
  - E(kg/mm2).................... 5990
  - Aluminium (b). Acier dur.
  - 7520 20900
  - 2880 7950
  - 0,300 0,314
  - Pyrex. Verre G 702 P.
  - 7010 6250
  - La fréquence propre peut être déterminée à =I période (soit une erreur relative de 1. io~4). La longueur de l’éprouvette étant déterminée à =5 microns (soit une erreur relative de l’ordre de 3. 10-3) et la densité avec une erreur relative de 5.10-*, la précision dans les mesures de E et y. est de l’ordre de = 0,07 %..
  - Des expériences sont en cours avec ce dispositif pour l’étude des variations des constantes élastiques en fonction de divers paramètres (température, aimantation, orientation des axes cristallins pour le cas d’une éprouvette monocristalline). Nous espérons aussi, à l’aide de ce montage, déterminer la valeur du frottement interne.
  - (Extrait des Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. 217, p. 529-530, séance du 29 novembre 1943.)
  - Dépôt légal. — 1943. — N° d'ordre 1.
  - GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE DES COMPTES RENDUS DES SÉANCES DE L'ACADÉMIE DES SCLENGNS. 120073-44 Paris. — Quai des Grands-Augustins,
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