SECTION VI

EXPÉRIENCES SUR I.E FER FORGÉ ET SUR d’autres MÉTAUX.

Expériences sur la résistance du fer forgé à la courbure.

68 1 - On a fait un plus grand nombre d’expériences sur le fer malléable que sur tout autre nifct alfefiift is celles qui ont été faites sur la résisl arté® latérale sont dues principalement à des savons étrangers à l’Angleterre. J’en choisirai un petit nombre parmi celles de M. Duleau afin de les comparer ; mais je vais d’abord entrer dans le détail de quelques-unes de celles que j’ai laites personnellemen t.

Celles qui suivent ont été faites sur des barreaux de fer anglais et suédois ; ces barreaux étaient supportés aux extrémités , et le poids était placé au milieu entré les appuis; ils avaient exactement 6 pieds ( i ,83 mètres) de longueur, et les appuis étaient à la distance de 66," 5 poucr (1,69 mètre);

l3a EXPÉRIENCES SUR LA RÉSISTANCE

Fer Anglais.

Poids

Courbure par

Poids du module

Espèce de barreau.

des bar.

d'élasticité pour une

av.dup.

58 livres.

1 >4 liv.

170 livre».

base d’un pouce carré.

Barreau de i ,25

2724OOOO >-a d p

pouces d’é-

quarrissage.

2,o83oooo

jFerrond 1,25

de diamètre.

I idem.

265 ooooo

Poids moyen dumod. 24542800

ou environ in558oo kilog.

Fer de Suède.

Espèce de barre»

rt dimension.

Poids j Co

de !

6 pieds

en long 58 livra.

Poids du module d'élasticitc pour une base d’un ponce carré.

Barre carrée de 1,2 I ,125

0,0625 0,08 0,125 poids m

0, 125 0,161 0,25 oyen d ou e

u mod.

nviron

32000000 l.avi du p. 3 ! 245ooo 33328ooo

32101000 14602000 kilogr.

Les barres de fer de Suède variaient beaucoup dans leurs dimensions; celles-ci, telles qu’on les

DO FER FORGÉ. i33

a portées à la première colonne de la table, ont été prises à l’endroit le plus fort de chaque barre. La ténacité plus grande en apparence du fer suédois doit être en partie attribuée à cette cause; mais elle est due bien plus encore à la manière dont il est forgé, qui lui donne plus de densité et plus de force élastique. Si le fer anglais avait été battu sous le marteau delà même manière, il aurait peut-être été aussi dense et aussi fort, et tout aussi propre aux ouvrages les plus débeats que le fer de Suède. Tous ces échantillons ont été essayés dans le même état où ils sont quand ils sortent des forges; les expériences ont été faites au mois de juillet i8i4.

68 c . L’objet des expériences que j’ai faites ensuite sur le fer forgé , était de déterminer la force capable de produire une altération permanente; j’ai voulu aussi m’assurer de l’effet qu’on obtiendrait en chauffant le fer de manière à lui donner une densité uniforme, et connaître l’effet de la température sur sa force de cohésion. Dans ce but, M. Barrow choisit pour moi une barre qu’il regardait comme de très bon fer, et qui portait la marque Penjdarra. Un -morceau de 38 pouces (965 millim. ), et pesant 10, 4 livres ( 4,7 hilog. )> fut coupé sur cette barre dont l’équarrissage ne différait pas sensiblement d’un pouce. \ oici les

1 34 EXPÉRIENCES SCR I.A RÉSISTANCE résultats que j’ai eus en la faisant porter sur des appuis éloignés de 3 pieds (914 millimètres) et en

la chargeant dans le milieu.

POIDS

Courbure au milieu de la barre telle qu’elle était sortir de b fùrge-

Courbure au milieu quand la barre eut clé uniformément rbauffée et refroidie lentement.

1 26 livres

0 , o5 pouces

3io

Dans l’un et l’autre état, elle porta le poids de

33 o livres sans effet sensible, quoiqu’on l’y eût

placé, et qu’on l’en eût ôté à différentes reprises ;

mais dans les deux cas, l’addition d’un poids

de 20 livres causa une altération visible dans son

élasticité. Cette altération était même sensible dans la barre chauffée, quand on ajouta io livres aux 33 o.

On trouvera par l’art. 79, que ce fer pourrait porter sans altération permanente 17000 livres par pouce carré (7787 kilo, par 645 mill. carrés).

Par l’art. 87, que son extension dans son second état où il se trouve; adouci , va à 0,00071 de sa

longueur.

Et paç l’art. 74*, que le module d’élasticité est

?A)k .WJ fER FORCÉ. l35

de 24920000 livres pour une base d’un pouce carré. Le module avant que le fer ne fût adouci, était de 29500000 livres.

G 8 *. Afin d’éprouver l’effet de la chaleur sur la diminution de la force de cohésion du fer forgé, je fis chauffer la barre jusqu’à 312® du thermomètrè de Fahrenheit ( 8 o° R. ) , ayant tout préparé d’avance pour qu’on pût placer sur cette barre un poids de 3 oo livres à l’instant même où elle serait posée sur ses appuis, «t pour que l’index se trouvât ajusté à une des divisions de l’échelle. Cette opération ayant été exécutée dans une chambre chaude et bien close, avec le moins de perte de chaleur possible, on ouvrit la fenêtre, et l’on observa l’efiet du refroidissement. L’inflexion diminua à mesure que la barre se refroidit, maison laissa le poids pendant px-ès de deux heures, et jusqu’à ce que la barre fut parfaitement refroidie , et à la même température que la chambre où le thermomètre se tenait à 6 o° ( X2° 44 b. ). Chaque divis^pn de l’échelle de l’index est d’un centième de pouce, et autant que je pus m’en assurer à l’aide d’une loupe, l’inflexion avait diminué des trois quarts d’une division , et l’iudex parcourut i 4 divisions lorsque le poids eut été retiré; on doit eu conclure que, par une élévation de température égale à 2 1 2 — 60 degrés ou à 1 52 ° ( 6 i °6 R.),

l 36 EXPÉRIENCES SUR LA RÉSISTANCE

le fer perd environ une vingtième partie de sa force de cohésion ; c’est o,ooo 33 par degré de Fahrenheit, et 0,00075 par degré de l’échelle de Réaumur.

Expériences de M. Daleau ( 1 ).

68 La plupart des expériences de M. Duleau ont été faites avec du fer forgé de Périgord. Quelques-unes des pièces d’échantillon ont été battues au marteau pour les rendre régulières; d’autres ont été éprouvées telles qu’elles étaient sorties des grosses forges. On a distingué les premières par un h placé à la suite du numéro de l’expérience, qui est le même qu’on trouve dans l’ouvrage de M. Duleau. Ces expériences sont divisées en deux classes ; dans la première se trouvent celles où l’on a observé que la charge avait fait perdre de l’élasticité aux barres éprouvées; la seconde classe comprend celles où elles n’ont pas perdu d’élasticité. Les extrémités des pièces reposaient sur des appuis, et la charge était suspendue au milieu de la longueur. Toutes les expériences que j’ai

rvi’

TaJ

-JT" 6 ^ ^ ^

(1) Essai théorique et experimental sur la résistance du fer forgé , in- 4 ° , Paris , 1820 , chez Bachelier , libraire , quai des Augustins. •

DU FER FOnGÉ. 1 37

choisies ont été faites sur du fer de Périgord.

Numéros

des

expériences

Distance entre le»

appui*.

Largeur-

Epaisseur.

Flèche decourhure au milieu.

Poids I Extension qui l'a 1 en pouces produite- de la longueur.

ir r classe.

millimètres

lozr. I

45 Jo,OOOC)72'

25 o,oooqo6

3« classe.

3 ooo

qo 0,000002

3 ooo

La dernière colonne fait voir quelle extension prend une unité de longueur par le poids qui la presse, suivant le calcul de M. Daleau. Ma formule, art. 87, donne un résultat semblable. L’extension que le fer forgé peut prendre sans perdre de sa force d’élasticité, est suivant mes expériences , de 0,00071; dans l’expérience n° 36 , de M. Duleau , l’élasticité a été altérée par un allongement de o,ooo44 I i au contraire, dans son expérience n° 29, elle ne l’a pas été par une extension de 0,001 169 de la longueur. C’est une irrégularité considérable , mais telle pourtant qu’on peut s’y attendre dans des expériences faites sur des échantillons aussi longs et aussi pesants relativement à leur épaisseur; dans toutes les expériences de cette nature, l’effet du poids

de la pièce doit être observé. Il est très essentiel aussi que les points d’appui soient fixes d’une manière parfaitement solide , ou que la courbure soit mesurée d’un point dont la position reste invariable par rapport aux points d’appui.

Le poids moyen du module d’élasticité, déduit des expériences précédentes, est de 28000000 de livres, avoir du poids, pour une base d’un pouce carré anglais (12727272 kilogrammes sur une base de 645 milliin. carrés). L’expcricnce 22 , donne le plus haut module = 3 i 8 G 4 ooo livres, et le n° 17 donne le plus bas = 28974000 livres; il paraît donc que la force élastique du fer de Périgord diffère assez peu de celle du fer anglais-

M. Duleau conclut qu’une barre de fer forgé peut être chargée jusqu’à ce que l’alongement , au point de plus grande résistance , soit égal a o, 000 3 de sa longeur primitive , sans perdre son élasticité ; et que le poids , qui sur un pouce carré peut produire cette extension , est de 85 /\0 livres, avoir du poids (6 kilogrammes par millimètre carré) : dans plusieurs de ses expériences l’alongemcnt a été trois fois plus grand , sans altérer l’élasticité.

Je me suis proposé de fixer la limite qui doit produire, dans une matière de bonne qualité, une altération permanente de sa force d’élasticité ;

Dû Fl'.R FORGÉ.

c’est-à-dire, d’établir le point qu’il ne faut pas dépasser, mais dont on peut approcher autant que le jugement l’indiquera , quand on sera sûr d’avoir déterminé la plus grande charge que l’on puisse faire porter à une pièce. Quand la charge à soutenir doit être considérable , il est aussi économique que convenable d’employer de bons matériaux. Aucune règle ne peut s’appliquer à ceux qui sont défectueux ; car comment mesurer l’effet d’une paille dans le fer malléable, d’une bulle d’air dans la fonte , d’une fente dans la pierre , d’un nœud ou de la pourriture dans le bois? Mais l’existence de la plupart de ces défauts peut se reconnaître à l’inspection des matériaux mêmes; et comme le plus grand effort s’exerce sur leur surface , ceux de ces défauts qui altèrent davantage la force , sont toujours les plus apparens.

Rondelet (i), Aubry et Navier (2) ont aussi fait des expériences sur la courbure du fer forgé ; elles sont d’accord avec les principes développés dans cet essai.

( 1 ) Traité de l’art de bâtir, tome IV, p. 5oc> et 4 1 2 4-

( 2 ) Construction des ponts, par Gauthcy, tome II, p. i5i.

l 4 « EXPÉRIENCES SUR LA RÉSISTANCE

Expériences sur la résistance à la tension

68^. Og a fait un très grand nombre d’expériences sur la résistance du fer forgé à la tension ; cette résistance a été trouvée dans beaucoup d’expériences, de 80000 livres par pouce carré (56 kilogrammes par millim. carré); et dans un très petit nombre au dessous de 5 oooo livres ; mais alors le fer était défectueux. La force moyenne du bon fer paraît être d’environ 60000 livres (environ 42 kilogrammes , par millimètre carré); et suivant cette évaluation la force qui produirait une altération permanente , est à celle qui briserait une barre comme 17800 : 60000, ou à peu près comme 1 : 3,37» Ainsi , quel que soit le principe d’après lequel Emerson a conclu que des matériaux ne doivent jamais être chargés de plus du tiers ou du quart du poids qui pourrait les briser , sa conclusion s’accorde avec les lois de la résistance. »

Des expériences sur la force absolue du fer forgé ont été faites par Muschenbroëk , Buffon , Emerson , Perronet , Soufflot , Sickingen , Rondelet, Telford, Brown et Rennie. Celles de MM. Telford et Brown ont été faites très en grand , et sont

décrites fort en détail dans V Essai de Barlow ,