Qu’est-ce qu’un test de résistance au cisaillement ?

Un essai de résistance au cisaillement est spécifiquement conçu pour soumettre un spécimen à des contraintes qui induisent une rupture par glissement le long d’un plan parallèle aux forces appliquées. En règle générale, les forces de cisaillement obligent une surface d’un matériau à se déplacer dans une direction tandis que la surface opposée se déplace dans la direction opposée, ce qui provoque une contrainte par le biais d’un mouvement de glissement. Contrairement aux essais de traction et de compression, dans lesquels les forces sont perpendiculaires aux surfaces de contact, les essais de cisaillement impliquent des forces parallèles à ces surfaces.

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Quel est le but des essais de cisaillement ?

La principale application d’un essai de cisaillement est d’évaluer la résistance au cisaillement d’un matériau, qui représente la contrainte de cisaillement maximale qu’il peut supporter avant de céder. Cette caractéristique revêt une importance considérable dans la conception de divers éléments de fixation, notamment les boulons et les vis. Par exemple, dans le cas où un boulon fixe deux plaques, les forces parallèles agissant sur les plaques peuvent soumettre le boulon à des forces de cisaillement. Si la fixation se rompt sous l’effet d’une contrainte de cisaillement, elle peut déclencher une série de défaillances susceptibles d’entraîner l’effondrement d’une structure plus importante.

Comment se déroule un essai de cisaillement?

Pour réaliser correctement un essai de cisaillement, plusieurs étapes doivent être suivies.

Tout d’abord, il existe deux types d’essais de cisaillement couramment utilisés.

La première consiste à placer l’échantillon dans un dispositif modifié de flexion à trois ou quatre points. Dans cet essai, l’échantillon est soumis à une double charge, les forces étant appliquées en deux points. Tout en ancrant chaque extrémité de l’échantillon, une force est exercée sur la partie centrale, dans le but de la retirer de manière à ce que les deux extrémités restent intactes.

Dans la deuxième méthode d’essai, l’échantillon a des extrémités coniques, chacune insérée dans des dispositifs de préhension décalés par rapport à l’axe vertical de l’échantillon. Une tension est ensuite appliquée pour tirer les faces opposées de l’échantillon dans des directions opposées, ce qui permet d’évaluer sa résistance au cisaillement.

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Matériaux dans les essais de cisaillement

Les essais de cisaillement portent généralement sur trois matériaux : les substrats rigides, les adhésifs et les composites stratifiés. Les substrats rigides, qui peuvent être des métaux, des plastiques, des céramiques, des composites ou des bois, se présentent généralement sous une forme solide et servent de base ou d’éléments de fixation dans diverses constructions. Les adhésifs, quant à eux, sont utilisés pour lier deux matériaux et subissent une contrainte de cisaillement lorsqu’ils sont soumis à des forces de direction opposée, dans le but de séparer les matériaux liés. Les composites stratifiés sont soumis à des contraintes de cisaillement similaires à celles des adhésifs, car les forces de cisaillement appliquées agissent sur l’adhésif ou le stratifié responsable de la liaison des couches composites entre elles.

Normes populaires dans les essais de cisaillement

ASTM D732 – Essai de résistance au cisaillement des matières plastiques
ASTM D1002 – Essai de cisaillement des joints de feuilles adhésives dans les métaux
ASTM D1037 – Essais de résistance des panneaux de fibres et de particules à base de bois
ASTM D3846 – Résistance au cisaillement dans le plan des plastiques renforcés
ASTM D4762 – Équipement de test pour les composites renforcés par des fibres à matrice polymère
ASTM E143 – Équipement de test de module de torsion et de cisaillement
ISO 1827 – Équipement d’essai pour l’adhésion par cisaillement du caoutchouc au métal
ISO 4587 – Résistance au cisaillement des assemblages collés rigides à rigides
ISO 10123 – Résistance au cisaillement des adhésifs anaérobies
ISO 14129 – Composites plastiques renforcés par des fibres – Détermination de la réponse à la contrainte de cisaillement/de cisaillement dans le plan, y compris le module de cisaillement dans le plan et la résistance, en utilisant la méthode d’essai de traction à ±45°.