Comprendre comment un pont ou toute structure résiste à la circulation dépend de mesures précises des contraintes et des déformations. Pour des changements extrêmement subtils, souvent de l'ordre du micromètre, les microjauges de contrainte sont indispensables.
La contrainte, notée σ, est calculée comme la force appliquée F divisée par la surface de la section transversale A (σ =F/A). Cela donne à la contrainte les mêmes unités que la pression.
La déformation, représentée par ε, mesure le changement relatif de longueur :ε =ΔL/L, où ΔL est la déformation sous charge et L est la longueur d'origine. Lorsqu'un matériau est comprimé, il peut se dilater latéralement :c'est l'effet Poisson, qui aide à déterminer la déformation.
La microdéformation fait référence aux valeurs de déformation sur l'échelle micrométrique, généralement exprimées par ε ≈ 10 −6 (µε). La conversion d'une microdéformation en déformation standard implique de multiplier par 10 −6 .
La relation entre la déformation mécanique et la résistance électrique, observée pour la première fois par Lord Kelvin, est à la base de la technologie des jauges de contrainte. Une jauge de contrainte comprend un mince motif en zigzag de fil conducteur. Lorsque le matériau se déforme, la résistance de la jauge change proportionnellement.
Les microjauges de contrainte étendent ce principe pour détecter d'infimes variations de résistance correspondant à des changements de longueur au niveau micrométrique. Ils sont essentiels dans les applications nécessitant une haute précision, telles que les cellules de pesée et la surveillance de l'état des structures.
Des exemples et des calculs illustrent comment utiliser des jauges de contrainte pour évaluer la capacité de charge et les performances des matériaux. En intégrant les données des jauges, les ingénieurs peuvent prédire les points de défaillance et optimiser les conceptions pour plus de sécurité et d'efficacité.