Essais de mesure de la ténacité - Mécanique de la rupture

Ainsi que nous l'avons indiqué dans l'introduction du dossier [M 4 165] (« Essais de rupture. Essais par choc »), les ruptures en service sont extrêmement coûteuses. Nous y avons cité quelques exemples de catastrophes provoquées par des ruptures.

De nombreux essais ont donc été proposés afin de maîtriser au mieux la résistance des matériaux, vis-à-vis du risque de rupture. Les sollicitations brutales étant particulièrement dangereuses, les essais de choc occupent une place très importante. Ils sont traités dans le dossier [M 4 165]. Mais ils ne permettent pas de prévoir de façon quantitative la rupture de pièces contenant une fissure de dimensions données. Or, il s'agit là d'une préoccupation majeure, en aéronautique et dans le nucléaire tout particulièrement. L'essor de ces industries a été accompagné de développements théoriques et de mise au point d'essais nouveaux qui sont décrits dans le présent dossier.

S'il est nécessaire de connaître précisément les charges que peuvent supporter les pièces contenant des défauts, par exemple des fissures de fatigue, il faut faire appel à la mécanique de la rupture [1] [2] [3] [4] [5] [6]. C'est elle et les essais qui en dérivent qui permettent de calculer la taille des défauts critiques sous un chargement donné, ou la charge critique entraînant la rupture pour un défaut de dimensions supposées ou mesurées. La mécanique de la rupture a été largement développée depuis une cinquantaine d'années, tout particulièrement dans les industries nucléaires, aéronautiques, spatiales et pétrochimiques. Elle s'est largement répandue dans d'autres domaines. La mécanique de la rupture établit une relation quantitative entre la charge à laquelle est soumise une pièce, les dimensions d'une fissure et une propriété du matériau appelée ténacité (figure 1).