Session 4 Ductilité , fragilité tenacité et rupture Références Chapitre 4 - section 4.3 et 4.4 (p.142-170) Chapitre 7 - section 7.4 (p285-295)
Beaucoup de réponses liées à la rupture des matériaux se trouvent dans la simple compréhension des mécanismes de rupture!
Objectifs Définition et mesures de la ténacité Influence de la température sur la ténacité Facteur de concentration des contraintes: Kt Facteur d’intensité des contraintes: KIC Comment améliorer la ténacité de matériaux fragiles
Quelques exemples La Liberty Bell est devenue célèbre pour sa malfaçon i.e. sa fêlure réparée plusieurs fois en vain.
Quelques exemples Le viaduc du boulevard de la Concorde s'écrase Laval (sept. 2006) Source, La presse
Propriétés mécaniques
La ductilité Qualité des matériaux à être déformé de façon permanente sans se rompre. La ductilité d ’un matériau se mesure par son allongement à la rupture (A%) ou par la striction à la rupture (Z%) Allongement à la rupture Striction à la rupture Ductilité : importante pour la mise en forme du matériau + facteur de sécurité (déformation plastique avant de rompre) + meilleure ténacité dumatériau. On va voir cdela tout de suite S0 (Sf) sections initiale (finale) de l’éprouvette
Ténacité Définition Mesure de la ténacité Capacité d’emmagasiner de l’énergie Résistance à la propagation des fissures Mesure de la ténacité Essai de traction (aire sous la courbe) Essai Charpy
Modes de rupture des matériaux ductile Rupture fragile
Faciès de rupture: Aspect brillant Faciès de rupture: Aspect mat, terne
Énergie de déformation Déformation e Contrainte s Déformation e Contrainte s de déformation permanente Énergie S2 élastique S1 eP eél Dans le domaine élastique
Comparaison de tenacité
Essai Charpy Cv = mg (h0-h1) Énergie Matériau peu tenace h0 h1 Matériau très tenace: h1 << h0
Énergie de rupture
Pourquoi la tenacité est importante à considérer
Temp. De transition ductile-fragile
Temp. de transition ductile-fragile
TTDF et vitesse de déformation
Autre types d’éprouvette Énergie Cv Pas d’entaille Avec entaille Avec entaille + fissure Éprouvette avec fissure Température
Facteur de concentration de contrainte (Kt)
Zone plastifiée en fond de fissure Matériaux ductiles : Zone plastifiée en fond de fissure
Mécanismes de rupture- acier doux
Résumé
Mécanique de la rupture Facteur d’intensité de contrainte en fond de fissure (KI)
Modes d’ouverture des fissures
Plaque mince Plaque épaisse ac 2.5ac
Amélioration de la ténacité
Contraintes au nez d’une fissure symax au nez de la fissure sxmax en avant de la fissure
Arrêt de fissure par interfaces sx sy
Amélioration de la ténacité par création de contraintes résiduelles Chauffage et refroidissement rapide Cœur chaud Couches superficielles en compression Cœur froid
*** À retenir aujourd’hui ***