Tous les matériaux se déformeront lorsqu’une contrainte ou une charge est appliquée. La déformation est une mesure de la quantité de déformation qui se produit lorsqu’un objet est soumis à une contrainte. Une jauge de contrainte est un outil utilisé pour mesurer avec précision ce changement dans un matériau sous charge. Comprendre les changements dimensionnels qui se produisent lorsqu’un objet subit une contrainte est important dans de nombreuses applications de conception mécanique.
La contrainte élastique se produit lorsqu’un matériau est soumis à un faible niveau de contrainte. Il disparaîtra une fois la contrainte supprimée et le matériau reviendra à son état d’origine. À des niveaux de stress élevés, une substance se déformera au point de ne pas récupérer et retrouver ses dimensions d’origine. C’est ce qu’on appelle la déformation plastique. Une jauge de contrainte peut être utilisée pour déterminer quand un matériau subit une déformation plastique et une déformation permanente s’est produite.
La jauge de contrainte à feuille métallique est couramment utilisée lorsqu’une très petite quantité de contrainte et de changement dimensionnel se produit. Ce type fonctionne en mesurant le changement de résistance électrique qui se produit lorsqu’un matériau électriquement conducteur se déforme. La jauge de contrainte à feuille métallique se compose généralement d’une série de lignes parallèles très minces de métal conducteur appliquées à une feuille mince. La feuille est fixée à un matériau de support qui est électriquement isolant et ne conduira ni tension ni courant.
La jauge de contrainte à feuille métallique est collée sur un objet à mesurer. Au fur et à mesure que la contrainte est appliquée et que l’objet se déforme, la feuille métallique se déforme également et sa résistance électrique change. Le changement de résistance électrique est mesuré et peut être lié à la déformation du matériau. La relation numérique entre le changement de résistance électrique et la contrainte mécanique correspondante est connue sous le nom de facteur de jauge.
Les jauges de contrainte à feuille nécessitent un étalonnage minutieux pour garantir la précision de la mesure de la contrainte. L’étalonnage est complété par l’utilisation d’un circuit électrique appelé pont de Wheatstone. Ceci est utilisé pour déterminer le facteur de jauge et compense également les changements de température qui provoquent l’expansion et la contraction du matériau en feuille métallique, ce qui pourrait générer des résultats de mesure incorrects.
Les jauges de contrainte sont disponibles pour une variété d’applications de mesure. Ceux-ci sont utilisés pour mesurer la déformation due à l’allongement causé par une force de traction, la compression causée par une force de poussée, ou même la pression appliquée à une surface par un poids ou une autre charge. Les jauges de contrainte sont souvent utilisées pour des tests expérimentaux en laboratoire et peuvent être montées en permanence sur un objet pour permettre une mesure continue.