A1 Fracture ductile-fragile et craquelée

Topique

Sous l'effet combiné d'une pression hydrostatique et d'une contrainte de traction, l'apparition d'une microfissure naissante dans ce polymère initie une fissuration superficielle plutôt qu'une rupture fragile immédiate. Dans cette fissuration superficielle, située juste en amont de la microfissure, le matériau s'étire et s'oriente en microfibrilles parallèles, comblant ainsi la microfissure au lieu de la laisser complètement ouverte. Une combinaison plus intense de pression hydrostatique et de contrainte de traction favorise l'amorçage de cette fissuration superficielle et sa propagation à une zone plus étendue du polymère.

Le fait que ces microfibrilles orientées continuent de s'étirer, tandis que la microfissure qu'elles comblent tend à s'élargir, dissipe l'énergie au sein du polymère : chaque extension de la fibrille de fissuration superficielle consomme, de par son étirement même, une partie de l'énergie qui alimenterait directement la propagation de la microfissure. C'est cette énergie dissipée qui confère au polymère sa ténacité à la fissuration superficielle. Le fait que cette extension de la fibrille de fissuration se poursuive pendant une période prolongée avant la rupture de ces mêmes fibrilles accroît par conséquent la ténacité effective à la fissuration.

Ainsi, ce modèle, avec la fissuration et la ténacité effective à la fissuration qui ont présidé à son élaboration, décrit un mécanisme de dissipation d'énergie qu'il ne partage ni avec les statistiques de Weibull, qui décrivent déjà, pour une céramique, un autre modèle pour un ensemble de matériaux différent, ni avec la plasticité ductile par déformation des dislocations, qui décrit déjà, pour un métal, un modèle pour un ensemble de matériaux encore différent : tandis que cette céramique fragile ne possède aucun mécanisme de dissipation comparable et se rompt sans avertissement selon ces mêmes statistiques de Weibull, et que ce métal ductile dissipe l'énergie en déplaçant les dislocations dans sa microstructure, ce polymère dissipe l'énergie, quant à lui, en orientant les microfibrilles au sein de cette zone de fissuration très localisée, juste en amont de la microfissure. Le fait que ce mécanisme de fissuration soit différent des mécanismes céramiques et métalliques signifie que ce polymère peut présenter une fracture ductile-fragile avec sa propre signature caractéristique, toujours précédée de cette fissuration visible, au lieu de reproduire le comportement fragile de cette céramique ou le comportement ductile de ce métal.

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