Influence des propriétés des matériaux sur la rupture

En mécanique de la rupture, le choix du concept varie selon le comportement physique du matériau. La classification usuelle de ces concepts est la suivante :

  • La mécanique linéaire de la rupture MLR[1] pour les matériaux dont le comportement est essentiellement linéaire élastique, tels les alliages d'aluminium à précipitation durcissant, les aciers à haute limite élastique, les céramiques...

  • La mécanique élastoplastique de la rupture ,MEPR[2] pour les matériaux ductiles tels que les aciers à faible ou moyenne résistance, les inox ou aciers austénitiques, les alliages de cuivre...

  • La mécanique dynamique de la rupture MDR[3], linéaire ou non linéaire, pour les métaux sollicités à grandes vitesses de déformation dans ces conditions, le comportement peut aussi être viscoplastique.

  • La mécanique viscoélastique de la rupture [4]MVER, essentiellement pour les polymères sollicités à des températures au-dessous de la température de transition vitreuse.

  • La mécanique viscoplastique de la rupture MVPR[5] pour les polymères au-dessus de la température de transition ou encore les métaux et les céramiques sollicités à haute température.

Remarque

1/ Si le temps n'agit pas en MLR et en MEPR, il intervient explicitement en MDR, MVER et MVPR.

2/ La MEPR, la MDR, la MVER et la MVPR sont souvent regroupées dans le domaine élargi de la mécanique non linéaire de la rupture (MNLR).

Considérons à présent, une plaque fissurée chargée jusqu'à rupture. La figure 10 schématise la variation de la contrainte à rupture en fonction de la ténacité du matériau.

  • Pour les matériaux à faible ténacité où la contrainte à rupture varie linéairement avec le KC1[6], la rupture fragile est le principal mécanisme qui gouverne la ruine de la structure. C'est la MLR qui décrit donc le mieux ce genre de comportement.

  • Pour les matériaux à très haute ténacité, la MLR n'est plus valable puisque les propriétés d'écoulement du matériau gouvernent le mécanisme de rupture. Une simple analyse de chargement limite permet alors de dimensionner les structures.

  • Pour les matériaux à ténacité intermédiaire, la MNLR est souvent appliquée.

Fig 10 : Comportement en fonction de la ténacitéInformations[7]