Bibliographie & annexes
Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 7500-1 de mars 2016 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 7500-1 (A03-002-1) "Matériaux métalliques - Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux - Partie 1: Machines d'essai de traction/compression - Étalonnage et vérification du système de mesure de force"
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1803 (avril 2018).
RÉSUMÉ
Avant de s’attarder sur la détermination des propriétés des matériaux élastoplastiques et viscoplastiques, cet article détaille le comportement de ces matériaux. Un matériau élastoplastique présente une déformation élastique réversible et une déformation plastique qui ne l’est pas. Un matériau viscoplastique se déforme lui de manière irréversible, mais en fonction du temps. Les essais associés à ces matériaux sont ensuite détaillés, sous leur aspect mise en œuvre (dispositifs utilisés), mais également physique (définition des grandeurs mesurés), sans oublier l’aspect normatif.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Dominique FRANÇOIS : Professeur honoraireÉcole Centrale de Paris
INTRODUCTION
Ue document est consacré à la détermination des propriétés des matériaux élastoplastiques et viscoplastiques. Un matériau plastique, contrairement aux matériaux élastiques, conserve après décharge une déformation irréversible. Formellement, le comportement plastique est complètement indépendant du temps : il est indépendant de la vitesse de déformation ; cette dernière n’évolue pas lorsque le chargement est maintenu constant. La déformation d’un matériau élastoplastique comporte une composante élastique réversible et une composante plastique qui ne l’est pas. Typiquement, les métaux possèdent un comportement élastoplastique, tout au moins en première approximation à températures pas trop élevées.
La déformation d’un matériau viscoplastique est non seulement irréversible, mais de plus elle est fonction du temps. Elle dépend de la vitesse de chargement ; elle évolue lorsque le chargement est maintenu constant. Le fluage est une des manifestations classiques d’un comportement viscoplastique. Les polymères possèdent en général un tel comportement, mais c’est aussi le cas des métaux à hautes températures notamment. Une composante élastique réversible de la déformation est très généralement aussi présente, de sorte qu’il faudrait en toute rigueur parler d’un comportement élasto-viscoplastique. Elle peut toutefois, le plus souvent, être négligée devant la composante viscoplastique.
La partie consacrée à la détermination des propriétés viscoplastiques sera consacrée exclusivement aux essais de fluage et de relaxation à hautes températures. Les influences de la vitesse de déformation sur le comportement aux températures moins élevées seront traitées dans la partie consacrée à la détermination des propriétés viscoplastiques. Quitte à sacrifier à la stricte rigueur, cette disposition est préférable dans la mesure où ce sont les types d’essais qui nous intéressent au premier chef.
Pour la même raison, sont inclus, dans la partie concernant la détermination des propriétés élastoplastiques, les matériaux fragiles pour lesquels la déformation plastique est très petite.
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Détermination des propriétés élastoplastiques2. Détermination des propriétés viscoplastiques
2.1 Définition du comportement viscoplastique
Un matériau viscoplastique est caractérisé par une déformation qui évolue dans le temps et qui ne disparaît pas à la décharge.
Divers types de chargements caractérisent un tel comportement. Sous charge constante, le matériau flue : sa déformation augmente avec une vitesse qui peut être décroissante ou, au contraire, croissante. Si, au lieu de maintenir la charge constante, c’est l’allongement qui est stabilisé, la contrainte appliquée à cette fin décroît au cours du temps : il s’agit d’un essai de relaxation. Après décharge, la déformation du matériau est susceptible de diminuer, phénomène de recouvrance. Dans un essai où la vitesse d’allongement est maintenue constante, la comportement du matériau dépend de cette vitesse.
Le comportement viscoplastique intervient à haute température, au-dessus de la moitié de la température thermodynamique de fusion pour fixer les idées. Il faudra donc réaliser les essais dans des enceintes chauffées. Cependant, comme cela a déjà été signalé 1.2.5, il existe des comportements viscoplastiques à basses températures. Ils sont dus à des mécanismes de glissements thermoactivés différents de ceux qui interviennent à hautes températures. Dans la suite de ce paragraphe, il sera surtout question du comportement à hautes températures.
HAUT DE PAGE2.2 Essai de fluage
Dans un essai de fluage, il faudrait maintenir constante la contrainte appliquée à l’éprouvette. De façon pratique courante, c’est la charge appliquée qui est constante. Le plus simple consiste à suspendre une masse à une éprouvette, analogue à celle utilisée pour un essai...
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Détermination des propriétés viscoplastiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - McCLINTOCK (F.A.), ARGON (A.S.) - Mechanical behavior of materials - . Addison Wesley (1966).
-
(2) - MASON (W.P.) - Piezo-electric crystals and their applications to ultrasonics - . Van Nostrand (1950).
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(3) - ZENER (C.) - Élasticité et anélasticité des métaux - . Dunod (1948).
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(4) - * - Cf. réf. .
-
(5) - FREUDENTHAL (F.A.), GEIRINGER (H.) - The mathematical theories of inelastic continuum - . Dans : Handbuch der Physik, vol. 6, Springer Verlag (p. 229) (1958).
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(6) - FERRY (J.D.) - Viscoelastic properties of polymers - . Wiley New York (1961).
-
(7)...
NORMES
-
Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1 : Méthode d’essai à température ambiante. - EN 10002-1 - 2001
-
Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 4 : Vérification des extensiomètres utilisés lors d’essais uniaxiaux. - EN 10002-4 - 1994
-
Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 5 : Méthode d’essai à température élevée. - EN 10002-5 - 1991
-
Matériaux métalliques - Étalonnage des Instruments de mesure de force utilisés pour la vérification des machines d’essais uniaxiaux. Indice de classement : A03‐003. - NF EN ISO 376 - 03-02
-
Acier et produits en acier - Position et préparation des échantillons et éprouvettes pour essais mécaniques. Indice de classement : A03-112. - NF EN ISO 377 - 09-97
-
Acier - Conversion des valeurs d’allongement - Partie I : aciers au carbone et aciers faiblement alliés. Indice de classement : A03-174. - NF EN ISO 2566-1 - 09-99
-
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