Jauges de contraintes et mesure des tensions d'assemblage

Parmi les technologies généralement utilisées pour mesurer les contraintes et les efforts appliqués aux pièces mécaniques, les jauges de contraintes sont la référence dans le domaine.
Elles sont mises en œuvre sur tous types de formes et de matériaux et sont associées à des électroniques diversifiées et conçues pour les applications auxquelles elles sont dédiées.

Solutions de mesure de la tension d'assemblage

Appliquées à la mesure des efforts de serrage dans les assemblages vissés, les jauges sont intégrées sur les fixations. Leur implantation est guidée par les besoins de mesure et l’environnement dans lesquelles elles se placent.
C’est ainsi que l’on peut trouver plusieurs façons de placer les jauges :

• Sur le fût
• Dans la fibre neutre
• Sur la tête (prospective)
• Dans la tête (solution brevetée TM-FAST)

Jauges sur fût
Crédit Lescate

Jauges dans fibre neutre
Crédit PM Instrumentation

Jauges dans la tête
Crédit Texense

Avantages et inconvénients des diverses solutions

Comme pour toute solution technique, les différentes technologies de mesure de tension d'assemblage par jauges de contraintes ont chacune leurs avantages et inconvénients :

• Jauge installée sur le fût :
  • Avantages : mesure des 3 composantes de traction, flexion et torsion, installation aisée pour les jauges de contraintes, peut s’appliquer sur les tiges filetées
  • Inconvénients : l'usinage du fût entame l’intégrité mécanique de la vis, câblage à faire passer au travers de la tête, attention particulière à apporter lors de la pose et du vissage de la fixation
• Jauge installée dans la fibre neutre :
  • Avantages : mesure des 3 composantes de traction, flexion et torsion, sortie câblage directement accessible, peut s’appliquer sur les tiges filetées
  • Inconvénients : usinage à effectuer dans une zone difficile d’accès, pose délicate des jauges spécifiques, modification de l’intégrité de la vis
• Jauge installée sur la tête :
  • Avantages : intégrité non entamée donc caractéristiques mécaniques inchangées, encombrement très faible
  • Inconvénients : pas de possibilité d’intégrer l’électronique de conditionnement, mesure principalement la traction, ne s’applique pas sur les tiges filetées
• Jauge installée dans la tête :
  • Avantages : intégrité globale peu entamée donc caractéristiques mécaniques inchangées, encombrement faible, intégration possible d’une électronique miniaturisée
  • Inconvénients : mesure principalement la traction, ne s’appliquent pas sur les tiges filetées

Focus sur la solution TM-FAST

Comme vu précédemment, la technologie TM-FAST (brevetée par la société Texense) consiste à usiner un cône dans la tête de vis et à coller un ensemble de jauges dont la géométrie est issue d’une conception spécifique.
Le cône ne vient pas empiéter sur le fût de la fixation, ce qui présente l’avantage de ne pas réduire la tenue mécanique des boulons.
Les jauges sont conçues et implantées de manière à mesurer la déformation de la tête pour fournir au final l’effort de traction. Connecté à un système de mesure, la vis instrumentée délivre un signal analogique 0-10V compensé thermiquement entre -20 et 100°C. Ce signal traité permet de mesurer des efforts statiques et dynamiques jusqu’à 15 KHz.

Exemple de vis instrumentée
en version TM-FAST-MC
Crédit Texense

Article rédigé par Jean-Philippe GODIN, Spécialisé dans les solutions de mesure de tension d'assemblage