{"id":28309,"date":"2024-03-06T14:45:54","date_gmt":"2024-03-06T22:45:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.anyload.com\/?page_id=28309"},"modified":"2026-01-05T15:44:01","modified_gmt":"2026-01-05T23:44:01","slug":"jauge-de-contrainte","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.anyload.com\/fr\/jauge-de-contrainte\/","title":{"rendered":"Jauge de contrainte"},"content":{"rendered":"
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Derni\u00e8re mise \u00e0 jour le <\/span>

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1. Qu'est-ce qu'une jauge de contrainte ?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les jauges de contrainte sont un type de r\u00e9sistances variables utilis\u00e9es pour mesurer les d\u00e9formations m\u00e9caniques.<\/strong>-Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, la d\u00e9formation d'un objet. Il fonctionne en mesurant la variation de la r\u00e9sistance \u00e9lectrique d'un mat\u00e9riau lorsqu'il est soumis \u00e0 une contrainte m\u00e9canique. Constitu\u00e9 principalement d'un fil ou d'une feuille m\u00e9tallique appliqu\u00e9 sur un film souple, les contraintes entra\u00eenent un \u00e9tirement du conducteur, ce qui provoque une variation de la r\u00e9sistance \u00e9lectrique. Ce changement de r\u00e9sistance peut \u00eatre mesur\u00e9 avec pr\u00e9cision \u00e0 l'aide d'un circuit de pont de Wheatstone.<\/p>

Si les capteurs \u00e0 jauges de contrainte sont le \"syst\u00e8me nerveux\" des \u00e9quipements industriels, les jauges de contrainte sont les \"nerfs\" des capteurs individuels. Il est essentiel de comprendre ce qu'est une jauge de contrainte, ainsi que ses propri\u00e9t\u00e9s et attributs, lorsque l'on travaille avec des capteurs \u00e0 jauges de contrainte et d'autres syst\u00e8mes de mesure de la force.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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2. Anatomie d'une jauge de contrainte<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les jauges de contrainte sont constitu\u00e9es d'un fil conducteur tr\u00e8s fin dispos\u00e9 en grille et coll\u00e9 \u00e0 la surface d'une feuille de support souple et non conductrice. Lorsque ce support est soumis \u00e0 une tension, la grille de mesure est \u00e9galement \u00e9tir\u00e9e, ce qui entra\u00eene une modification de sa r\u00e9sistance \u00e9lectrique.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Grille de mesure (fil conducteur) :<\/strong> La feuille m\u00e9tallique conductrice est g\u00e9n\u00e9ralement constitu\u00e9e de fil de Constantan (un alliage de cuivre et de nickel) dispos\u00e9 en grille. C'est le composant actif dont la r\u00e9sistance \u00e9lectrique varie en fonction de sa d\u00e9formation.<\/p>

Feuille de support (Carrier) :<\/strong> La couche de mat\u00e9riau non conducteur sur laquelle la grille est fix\u00e9e. Le polyimide est un mat\u00e9riau couramment utilis\u00e9 en raison de sa durabilit\u00e9 et de sa flexibilit\u00e9.<\/p>

Couche de couverture :<\/strong> Une couche protectrice ou un rev\u00eatement appliqu\u00e9 sur la grille peut exister sur certaines jauges de contrainte pour aider \u00e0 prot\u00e9ger la jauge des facteurs environnementaux.<\/p>

Fils de plomb :<\/strong> Connect\u00e9 aux extr\u00e9mit\u00e9s du mod\u00e8le m\u00e9tallique au niveau des pattes de soudure, il sert de conduit pour les courants \u00e9lectriques en provenance et \u00e0 destination du r\u00e9seau.<\/p>

Marques d'alignement :<\/strong> Marques visibles sur la jauge de contrainte qui aident \u00e0 son alignement pr\u00e9cis lorsqu'elle est appliqu\u00e9e \u00e0 la surface d'un objet.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fig 2.1<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Les jauges de contrainte ressemblent \u00e0 un film tr\u00e8s fin et sont g\u00e9n\u00e9ralement tr\u00e8s petites - une fraction de la taille d'un timbre-poste. Elles peuvent prendre diverses formes en fonction de la force \u00e0 mesurer et d'autres facteurs. Malgr\u00e9 leur polyvalence, les jauges de contrainte sont des capteurs d\u00e9licats, vuln\u00e9rables \u00e0 l'exposition environnementale (humidit\u00e9, dommages physiques, corrosion, etc.). Leur pr\u00e9cision et leur fiabilit\u00e9 sont consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9es lorsqu'elles sont int\u00e9gr\u00e9es \u00e0 la technologie des cellules de charge. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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3. Principes de fonctionnement<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les jauges de contrainte sont constitu\u00e9es d'un fil conducteur coll\u00e9 \u00e0 la surface d'un support souple. Lorsque ce mat\u00e9riau est \u00e9tir\u00e9, le fil conducteur est \u00e9galement \u00e9tir\u00e9, ce qui entra\u00eene une modification de sa r\u00e9sistance \u00e9lectrique.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Fig. 3.1<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Fig. 3.2<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La relation entre la variation de la r\u00e9sistance (\u2206R) d'une jauge de contrainte et la d\u00e9formation (\u03b5) subie par la grille de mesure de la jauge sous l'effet d'une charge appliqu\u00e9e est essentielle pour comprendre le fonctionnement des jauges de contrainte. Cette relation est g\u00e9n\u00e9ralement lin\u00e9aire dans la limite \u00e9lastique du mat\u00e9riau, ce qui signifie que la grille conductrice reprend sa forme et sa taille d'origine une fois que la charge est supprim\u00e9e.

La proportionnalit\u00e9 entre la variation de la r\u00e9sistance et la d\u00e9formation est d\u00e9finie par la formule suivante facteur de jauge<\/strong> (GF), parfois appel\u00e9 \"facteur k\", exprim\u00e9 comme suit :<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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O\u00f9 ?
- (GF) est le facteur de jauge, un nombre sans dimension.
- (\u2206R) est la variation de la r\u00e9sistance caus\u00e9e par la d\u00e9formation.
- (R) est la r\u00e9sistance initiale de la jauge de contrainte.
- (\u03b5) est la d\u00e9formation, d\u00e9finie comme la d\u00e9formation par unit\u00e9 de longueur ( \u03b5 = \u2206L \/ L ), o\u00f9 (\u2206L) est le changement de longueur et (\u2206L) la longueur initiale.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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En pratique, lorsqu'une charge est appliqu\u00e9e \u00e0 une structure \u00e0 laquelle est attach\u00e9e une jauge de contrainte, la jauge (et son fil conducteur) se d\u00e9forme. Cette d\u00e9formation modifie la longueur et la surface de la section transversale du fil conducteur, ce qui modifie sa r\u00e9sistance \u00e9lectrique. Le facteur de jauge (GF) quantifie la sensibilit\u00e9 de la jauge de contrainte \u00e0 ce changement de r\u00e9sistance induit par la d\u00e9formation.<\/p>

Cette relation lin\u00e9aire entre la variation de la r\u00e9sistance et la d\u00e9formation est \u00e0 la base de la fonctionnalit\u00e9 de la jauge de contrainte. La variation de la r\u00e9sistance s'accompagne d'une chute de tension aux bornes de la jauge lorsqu'elle est travers\u00e9e par un courant constant. Cette variation de tension est proportionnelle \u00e0 la variation de la r\u00e9sistance (loi d'Ohm : V = IR ), et donc \u00e0 la d\u00e9formation. Dans un capteur \u00e0 jauge de contrainte, cette variation de tension est mesur\u00e9e, souvent \u00e0 l'aide d'un pont de Wheatstone pour amplifier le signal et am\u00e9liorer la pr\u00e9cision de la mesure. La tension de sortie du pont fournit une mesure directe et quantifiable de la charge appliqu\u00e9e, bas\u00e9e sur la relation connue encapsul\u00e9e dans le facteur de jauge (GF).<\/p>

Le facteur de jauge est crucial pour l'\u00e9talonnage des syst\u00e8mes de jauges de contrainte et l'interpr\u00e9tation de leurs r\u00e9sultats, car il relie directement la contrainte physique sur le mat\u00e9riau au signal \u00e9lectrique mesur\u00e9 par l'instrumentation.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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4. Applications des jauges de contrainte<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les jauges de contrainte sont des capteurs polyvalents que l'on retrouve dans un grand nombre d'applications o\u00f9 la mesure pr\u00e9cise de la d\u00e9formation m\u00e9canique est cruciale. De l'industrie a\u00e9rospatiale, o\u00f9 elles surveillent les contraintes exerc\u00e9es sur les composants des avions, aux projets de g\u00e9nie civil \u00e9valuant l'int\u00e9grit\u00e9 structurelle des ponts et des b\u00e2timents, les jauges de contrainte fournissent des donn\u00e9es essentielles pour la s\u00e9curit\u00e9 et l'optimisation de la conception.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Les jauges de contrainte peuvent mesurer efficacement toutes les forces m\u00e9caniques qui provoquent une d\u00e9formation \u00e0 l'int\u00e9rieur d'un mat\u00e9riau :<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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1. La tension :<\/strong> Il s'agit d'une force de traction qui \u00e9tire le mat\u00e9riau. Les jauges de contrainte peuvent mesurer la tension en d\u00e9tectant l'allongement du mat\u00e9riau, qui provoque une augmentation de la r\u00e9sistance \u00e9lectrique de la jauge.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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2. Compression :<\/strong> \u00c0 l'oppos\u00e9 de la tension, la compression implique une force de pouss\u00e9e qui comprime ou \u00e9crase le mat\u00e9riau. Les jauges de contrainte mesurent la compression en d\u00e9tectant une diminution de la longueur du mat\u00e9riau et une diminution associ\u00e9e de la r\u00e9sistance \u00e9lectrique.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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3. Couple :<\/strong> Cette force de rotation provoque la torsion d'un mat\u00e9riau. Les jauges de contrainte mesurent la torsion en \u00e9tant positionn\u00e9es de telle sorte qu'elles d\u00e9tectent la d\u00e9formation par cisaillement r\u00e9sultant de l'action de torsion, ce qui modifie la r\u00e9sistance de la jauge.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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4. Pliage :<\/strong> Cette force provoque la courbure ou la flexion du mat\u00e9riau. Les jauges de contrainte plac\u00e9es sur la surface d'une poutre de flexion, par exemple, peuvent mesurer les forces de flexion en d\u00e9tectant la d\u00e9formation par traction sur le c\u00f4t\u00e9 ext\u00e9rieur de la courbure et la d\u00e9formation par compression sur le c\u00f4t\u00e9 int\u00e9rieur.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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5. Cisaillement :<\/strong> Cette force fait glisser les parties d'un mat\u00e9riau l'une sur l'autre. Les jauges de contrainte de cisaillement sont sp\u00e9cialement orient\u00e9es pour mesurer le changement de r\u00e9sistance d\u00fb \u00e0 cette action de glissement.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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5. Jauges de contrainte dans les capteurs de charge<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les jauges de contrainte sont intrins\u00e8quement sensibles aux facteurs environnementaux tels que l'humidit\u00e9, la corrosion et les dommages physiques, qui peuvent compromettre leur pr\u00e9cision et leur long\u00e9vit\u00e9. Pour att\u00e9nuer ces vuln\u00e9rabilit\u00e9s et am\u00e9liorer la pr\u00e9cision des mesures, les jauges de contrainte sont encapsul\u00e9es dans des cellules de charge et configur\u00e9es dans des circuits de pont de Wheatstone. Cela permet non seulement de les prot\u00e9ger des dommages environnementaux, mais aussi de tirer parti 1) de la capacit\u00e9 du circuit de pont \u00e0 compenser les fluctuations de temp\u00e9rature et le bruit \u00e9lectrique, ce qui garantit des mesures pr\u00e9cises et stables, et 2) de la capacit\u00e9 de l'\u00e9l\u00e9ment m\u00e9tallique \u00e0 rejeter les charges appliqu\u00e9es non d\u00e9sir\u00e9es.<\/p>

Dans les cellules de charge, les jauges de contrainte sont m\u00e9ticuleusement int\u00e9gr\u00e9es pour capturer les moindres d\u00e9formations caus\u00e9es par les charges appliqu\u00e9es, convertissant les forces m\u00e9caniques en signaux \u00e9lectriques. Les jauges sont coll\u00e9es avec pr\u00e9cision \u00e0 l'\u00e9l\u00e9ment de la cellule de charge. Cet \u00e9l\u00e9ment est con\u00e7u pour se d\u00e9former sous l'effet de la charge, et la d\u00e9formation est mesur\u00e9e avec pr\u00e9cision par les jauges de contrainte. Les performances des jauges de contrainte d\u00e9pendent essentiellement du soin m\u00e9ticuleux et de la pr\u00e9cision apport\u00e9s au processus de fabrication, qui est similaire \u00e0 bien des \u00e9gards \u00e0 la fabrication des semi-conducteurs.<\/p>

Pour amplifier et mesurer avec pr\u00e9cision les petites variations de r\u00e9sistance des jauges de contrainte, les capteurs de pesage utilisent souvent des circuits \u00e0 pont de Wheatstone. Cet arrangement am\u00e9liore la sensibilit\u00e9 et la pr\u00e9cision des mesures, ce qui en fait un sujet essentiel \u00e0 explorer plus en d\u00e9tail dans notre article consacr\u00e9 aux circuits \u00e0 pont de Wheatstone.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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