CAPTEUR DE FORCE EN COMPRESSION

Les difficultés d’une mesure en compression

Trois difficultés essentielles se présentent :

• La matérialisation de l'axe d'effort du capteur de force
• La surface de contact qui permet l'application de la force à mesurer au capteur de force
• L'effet de la réaction de la structure sur le capteur de force

• La matérialisation de l'axe d'effort

  La matérialisation de l’axe d’effort d'un capteur de compression est moins évidente que celle d'un capteur de traction. Si le capteur de force présente une base plane munie en son centre d'un alésage de bonne qualité mécanique centré sur l'axe géométrique du corps d'épreuve, il est admis que l'axe d'effort du capteur est la perpendiculaire à sa face inférieure passant par le centre de cet alésage.

  Et dans ce cas, le point d'application de la force à mesurer sur la face opposée du capteur de force doit se situer sur cet axe. L'alésage sur la face inférieure peut être remplacé par un usinage précis du diamètre extérieur de cette face lorsqu'elle est cylindrique.

• La surface de contact

  Compte tenu de la résistance des matériaux, l'application au capteur de force à mesurer ne peut bien évidemment pas être assurée en un point. Une surface de contact est nécessaire. Cette surface doit être la plus réduite possible et éviter autant que possible la génération et la transmission de forces et couples parasites.

  La meilleure solution consiste à terminer l'extrémité du corps d'épreuve du capteur par une calotte sphérique sur laquelle est posée une pièce d'appui plane. Ce système réalise un découplage très efficace. La principale difficulté tient au choix du rayon de la calotte sphérique et aux caractéristiques mécaniques de la pièce d'appui, en particulier sa résistance à la compression et sa dureté.

• L'effet de la réaction de la structure sur le capteur de force

  En dehors de l'application de la force, le contact avec le capteur de force se réduit à un point qui, lors de l'application de la force, devient une surface ; ce processus étant réversible. Hormis sa caractéristique de surface, la géométrie de la pièce d'appui doit permettre un positionnement précis de celle-ci sur la structure engendrant la force à mesurer. Lorsque le capteur de force n'est pas muni d'une tête sphérique, il est généralement possible d'en rapporter une de dimensions appropriées et dont les conditions de montage doivent être définies.

  Les capteurs de compression de très grande capacité sont parfois équipés, à leur sommet, de rotules axiales de très grand rayon. Si de tels équipements sont utiles pour limiter l'influence du non parallélisme de surfaces en regard, elles ne permettent pas en revanche d'assurer un réel filtrage des efforts parasites.

  Selon les lois et principes de la mécanique, la face inférieure d'un capteur de compression posé sur une surface reçoit de la part de celle-ci une force égale et opposée à celle appliquée au sommet du capteur. Ce point est souvent négligé et cause de nombreuses erreurs de mesures.

  L'appui du capteur de compression conditionne très fortement les contraintes induites dans le corps d'épreuve et utilisées pour la mesure de la force appliquée au capteur. Le capteur de force doit être posé sur une base en contact avec la totalité de sa surface d'appui. Cette pièce doit être parfaitement plane et aussi rigide que possible. La dureté du matériau utilisé doit être du même ordre que celle du capteur.

  Par ailleurs un positionnement précis du capteur de force sur cette base permet souvent d'assurer que la force à mesurer passe par l'axe d'effort du capteur. Si le capteur est bridé par des vis sur une embase spécifique ou sur la surface d'appui, le couple de serrage de ces vis est à définir et à respecter.