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Cisaillement cyclique simple

  • Diamètre constant
  • Actionneurs horizontaux et verticaux de 5 kN
  • Capteurs de force de 5 kN montés en ligne avec des actionneurs, précision de 1 N

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L'appareil de cisaillement simple cyclique est généralement utilisé pour la recherche dans le domaine dynamique du comportement des sols, et peut assez facilement simuler de nombreuses conditions de chargement différentes sur le terrain.


- Stabilité lors d'événements sismiques sur les pentes submergées du plateau continental caractérisées par des argiles stratifiées
- Dégradation de la contrainte de cisaillement dans les sols cohésifs sous charge cyclique
- Évaluation des paramètres de liquéfaction des sols non cohésifs sous charge cyclique

Le cisaillement cyclique simple est un dispositif de déformation plane. La déformation de cisaillement est induite par un mouvement horizontal du bas de l'échantillon par rapport au haut. Le diamètre de l'échantillon reste constant, donc tout changement de volume ne peut être que le résultat d'un mouvement vertical du plateau supérieur.

Le système est conçu pour permettre à un échantillon d'être consolidé puis cisaillé dans des conditions de volume constant (en simulant un cisaillement non drainé d'un échantillon saturé).

Exemple
L'échantillon standard a un diamètre de 70 mm. Le test peut également être effectué sur des échantillons de 50 mm de diamètre en utilisant le kit de conversion 31-WF7500/1.
L'échantillon est placé sur un socle, avec un capuchon supérieur identique à celui utilisé pour le test triaxial, et est soutenu latéralement par une membrane en caoutchouc fixée par des joints toriques. Pour maintenir un diamètre constant tout au long du test, l'échantillon est retenu par une série de bagues collectrices.

Phase de cisaillement
Lors du cisaillement, les anneaux glissent les uns sur les autres comme le montre la photo 3 ci-dessus, tout en gardant un diamètre constant.  La hauteur verticale de l'échantillon est maintenue constante par l'actionneur vertical sous contrôle en boucle fermée avec rétroaction du transducteur de déplacement vertical. La variation de la contrainte verticale nécessaire pour obtenir une hauteur constante est supposée être égale à la variation de la pression interstitielle.

Vous trouverez ci-dessous une description générale des principaux composants du système :

Système de base
Le système consiste en un simple cadre de charge de cisaillement équipé d'un récepteur d'air avec des servo-valves pour contrôler la charge/déplacement vertical et horizontal. Il intègre un système de contrôle et d'acquisition de données tel que décrit ci-dessous, avec deux actionneurs de 5 kN. Le système est logé dans une armoire. Les actionneurs horizontaux et verticaux sont fixés au châssis, qui fournit la réaction aux forces appliquées. Chaque actionneur possède un transducteur de déplacement interne, qui relaie la position du piston de l'actionneur à l'ordinateur. C'est très important lors de la mise en place d'un échantillon ; cela permet de définir un déplacement suffisant pour la durée du test. L'échantillon est placé dans la machine, qui comporte une moitié supérieure fixe et une moitié inférieure mobile. La moitié supérieure abrite le bélier vertical de 50 mm de diamètre. Celui-ci est logé dans un palier linéaire pour permettre le mouvement vertical et empêcher le mouvement horizontal. La moitié inférieure est montée sur des roulements à rouleaux comme dans une boîte de cisaillement standard.

Système de contrôle multi-axes intégré
L'IMACS est une unité compacte et autonome qui fournit toutes les fonctions critiques de contrôle, de chronométrage et d'acquisition de données pour le test et les transducteurs. Il est relié à un ordinateur personnel par une liaison de communication USB.
Le module d'acquisition de données dispose de 13 canaux d'entrée normalisés (plage de ±10 V) pour les transducteurs. Ces canaux sont numérisés par des convertisseurs A/N (20 bits) précis et à grande vitesse pour l'analyse et la présentation des données. Le module de contrôle dispose de deux canaux pour le contrôle de la rétroaction. L'un est dédié à l'actionneur vertical pour la charge/déplacement, le second est pour l'actionneur horizontal pour la charge/déplacement. Le module de contrôle de rétroaction et le module d'acquisition de données ont leur propre interface USB 10 Mbit/s ou RS232 à haute vitesse. Cela permet une communication simultanée et ininterrompue, ce qui augmente la vitesse de coopération et la flexibilité.
Supervisé par le PC, l'IMACS contrôle automatiquement l'opération de chargement
pour les différents types de tests. L'IMACS commande directement la servovalve pour appliquer le taux de charge ou la forme d'onde demandés. Lorsque l'échantillon est soumis à des forces de charge, l'IMACS saisit les données des capteurs et les transfère, via la liaison USB ou RS232, au PC pour traitement, affichage et stockage.

Cellules de charge
Ces deux cellules de charge de 5 kN sont montées en ligne avec les actionneurs horizontaux et verticaux.
Les capteurs sont équipés d'un module d'étalonnage, ce qui permet de changer ou de déplacer les capteurs dans le système d'acquisition de données sans avoir à les réétalonner. Précision de 1 N.
 
Capteur de déplacement
Ce transducteur de déplacement de ± 15 mm est intégré à l'actionneur. Il mesure la position du piston de l'actionneur et peut également être utilisé comme capteur de contrôle pour l'essai de déformation cyclique.
 
Capteur de déplacement vertical
Ce transducteur est calibré sur ± 2,5 mm pour contrôler la hauteur de l'échantillon. Précis à 1 μm.

Conditionnement du signal en ligne
Cela normalise toutes les sorties des transducteurs, ce qui permet de déplacer les transducteurs d'un canal à l'autre sans avoir à les recalibrer.

Le système comprend les éléments suivants :
 
- Machine à cisaillement simple et cyclique avec des actionneurs horizontaux et verticaux d'une capacité de 5 kN
- Accessoires pour la préparation des échantillons
- Capteurs de force et de déplacement
- Système de contrôle et acquisition de données
- Logiciels et PC

Caractéristiques principales

  • Actionneurs horizontaux et verticaux de 5 kN
  • Capteurs de force de 5 kN montés en ligne avec des actionneurs, précision de 1 N
  • Performances des tests à diamètre constant
  • Possibilité d'un test de cisaillement à hauteur constante
  • Possibilité de test de stress constant
  • Possibilité d'un taux de déformation constant
  • Fréquence de fonctionnement jusqu'à 10 Hz (selon les conditions d'essai)

Normes

  • ASTM D6528


Spécifications techniques

Cadre principal: cadre au sol, en caisson d'acier comprenant des actionneurs pneumatiques intégrés à double effet, horizontaux et verticaux, chacun avec un transducteur de déplacement interne de +/-15 mm (précision : 1μm) . Le capuchon supérieur est fixe et le socle est monté sur des roulements à rouleaux.

Sample size: 70 mm dia. (50 mm avec kit de conversion)

Charge maximale: ± 5 kN verticale et horizontale

Fréquence de fonctionnement: jusqu'à 10 Hz (selon les conditions d'essai)

Dimensions générales: 1200x1500x700 mm (hxlxw)

Spécifications électriques : 240 ou 110 V, 50-60 Hz, 1 ph.


Poids approx. : 350 kg