Les essais de compression peuvent sembler très simples à réaliser, mais ils font partie des moins compris et produisent souvent des résultats erronés. Il semble simple de réaliser un essai de compression entre deux plateaux de compression plats, mais qu’il s’agisse de tester des éprouvettes cassantes ou du caoutchouc mou, chaque type d'éprouvette présente son propre défi.
Le premier défi fondamental à relever est l'alignement. Les plateaux de compression pouvant ne pas être parallèles aux surfaces de l’éprouvette, le contact initial est un point de contact sur le bord de l’éprouvette. Ce phénomène crée une concentration de contraintes qui peut entraîner une rupture ou induire un moment de flexion de l’éprouvette et provoquer une rupture prématurée. Ce défi est plus difficile à relever avec des matériaux cassants qu’avec des matériaux plus souples ou ductiles.
Nous recommandons d’utiliser des plateaux dotés d'un logement sphérique. L’objectif est que le plateau se réaligne de lui-même sur la surface de l’éprouvette de sorte à obtenir un contact uniforme. La manière dont le plateau se réaligne est toutefois importante. Pour obtenir un réalignement correct, le centre de rotation du plateau doit se trouver sur la surface en contact avec l'éprouvette. Lorsque le centre de rotation se trouve au-dessus ou en dessous de la surface, le réalignement entraîne des mouvements latéraux qui vont soit limiter la capacité de l’enclume à s’aligner correctement, soit appliquer une charge latérale indésirable sur l’éprouvette. Nous recommandons généralement de n’utiliser qu’un seul plateau avec logement sphérique.
L’importance de l’alignement est reflétée par les différentes normes d’essai de compression qui décrivent explicitement les conditions ci-dessus. La norme ASTM E9 stipule par exemple : « la surface sphérique du bloc doit être définie par un rayon dont le point d'origine se trouve sur la surface plane se rapportant à l’éprouvette ».
Cependant, l’utilisation d’un logement sphérique n’est pas sans conséquence. En effet, il change les conditions finales d'une colonne en compression. La différence est habituellement minime sauf lorsque l’éprouvette est longue (ratio longueur sur diamètre élevé) ou décalée par rapport à l’axe central de la plaque. Pour résoudre ce problème, il est habituellement préférable de bloquer le plateau pour empêcher une rotation après qu’il ait été initialement posé sur l’éprouvette. Le serrage doit être effectué manuellement uniquement pour empêcher un désalignement par l’utilisateur, mais il doit être suffisamment rigide pour garantir qu’aucune rotation importante du plateau ne soit possible.
Le second défi fondamental à relever concerne le frottement. Sous compression, l’éprouvette va avoir tendance à s’allonger dans le sens latéral élastiquement (effet Poisson) ou plastiquement (maintien d'un volume constant). Toutefois, les plateaux sont habituellement rigides et ne s'allongent pas. Le contact avec l’éprouvette, via le frottement, va donc limiter l’allongement de l’éprouvette. L’éprouvette va donc prendre la forme d’un tonneau, et des contraintes transversales vont apparaître et augmenter sa rigidité axiale apparente. Tout cela va contribuer à une erreur de mesure. Ce problème est, contrairement à l’alignement, plus important avec les matériaux ductiles, bien qu’il ne puisse être complètement ignoré avec les matériaux cassants.
Pour minimiser le frottement, il est important que les plateaux de compression soient durs (au moins 55HRC) et lisses ; leur surface ne doit pas être gravée de cercles concentriques afin de ne pas aggraver le frottement. Il est souvent bon de huiler ou de graisser la surface.
Les plateaux de compression larges avec une surface lisse créent un nouveau défi : le centrage de l’éprouvette. Tout décalage de l’éprouvette par rapport à l’axe central de la ligne de charge induira un moment de flexion. Si la ligne de charge, c’est-à-dire les plateaux, le logement sphérique, le capteur de force et le bâti d'essai, est latéralement rigide, les moments induits seront limités et moins importants. Bien que la rigidité soit inhérente aux éprouvettes cassantes, le moment de flexion induit ne peut pas être ignoré, et un centrage soigné de l’éprouvette est important. La solution la plus courante est de doter la plaque de cercles concentriques pour réaliser un positionnement visuel. Une finition lisse étant toutefois nécessaire, un marquage micro-texturé permanent de la surface est la seule manière de résoudre le problème.