Use of cylindrical samples for ceramics strength measurements

Utilisation d'éprouvettes cylindriques pour la mesure de la résistance à la rupture des céramiques.

¹ G.E.M.H., ENSCI, 47 avenue Albert Thomas, 87065 Limoges, France
² CEA DAM, Centre d'Études du Ripault, BP 16, 37260 Monts, France

Corresponding author: j_absi@ensci.fr

Received: 23 February 2004
Accepted: 7 March 2006

Abstract

In spite of his great applied interest, the tensile strength of brittle materials, and chiefly that of ceramics, is difficult to measure directly by classical tensile tests. This results from the difficulties induced both by the samples machining and their grip on the testing machine. So, it is common to perform indirect determinations on the basis of strength values obtained in 3 or 4 points bending tests on prismatic samples. In the case of massive or hollow cylindrical samples, the diametral compression tests seem to be the best measurement technique, but these tests require refined experimental approach to lead to significant results. In order to characterise these care, two original experimental devices, one dedicated to massive cylinders, the other to hollow cylinders, have been built. The comparison of results thus obtained with those given by the classical bending tests permits to specify the validity and the limits of the techniques here developed.

Résumé

Bien qu'elle présente un intérêt appliqué primordial, la résistance à la rupture en traction des matériaux fragiles, et plus particulièrement celle des matériaux céramiques, est difficile à mesurer directement par des essais de traction classiques. Ceci résulte des difficultés liées à l'usinage des éprouvettes ainsi qu'à leur maintien dans un système d'amarrage. De ce fait, la pratique privilégie des déterminations indirectes à partir d'essais de flexion 3 ou 4 points sur des éprouvettes prismatiques. Dans le cas courant d'éprouvettes cylindriques pleines ou creuses, des essais de compression diamétrale semblent être la meilleure technique expérimentale, mais ces essais réclament une approche expérimentale raffinée pour conduire à des résultats significatifs. En vue de caractériser les précautions nécessaires, deux montages expérimentaux originaux, l'un destiné aux cylindres pleins, l'autre aux cylindres creux, ont été réalisés. La comparaison des résultats ainsi obtenus avec ceux donnés par les essais classiques de flexion permet de préciser la validité et les limites de cette approche.