D4 Essais mécaniques (traction de fluage plastique)

Topique

L'essai de traction, méthode expérimentale décrite par ce modèle, soumet ce polymère à une charge croissante et enregistre la courbe contrainte-déformation résultante. Contrairement à la courbe d'un matériau fragile sans plasticité, cette courbe ne se rompt pas dès qu'elle quitte son domaine élastique initial. Elle atteint d'abord une limite d'élasticité : le point où le polymère cesse de se déformer élastiquement et commence à se déformer de façon permanente, la contrainte enregistrée ne continuant pas d'augmenter au même rythme qu'avant cette limite. Le fait que ce polymère supporte une contrainte plus élevée avant d'atteindre cette limite d'élasticité signifie que son domaine élastique s'étend davantage sur cette courbe contrainte-déformation.

Une fois la limite d'élasticité franchie, la déformation permanente cesse d'être répartie uniformément le long de l'éprouvette et se concentre en une seule zone : la striction, un amincissement localisé de la section du polymère. L'apparition de la striction est prédite par le critère de Considère, point au-delà duquel la capacité du polymère à durcir sous une déformation croissante n'est plus suffisante pour compenser la réduction de section causée par cette déformation. Comme ce polymère durcit moins sous contrainte croissante, le critère de Considère est atteint plus rapidement et, par conséquent, la striction débute à une contrainte plus faible.

Ainsi, ce modèle, avec sa limite d'élasticité et la striction qui l'ont introduit, explique que cette même striction, loin de conduire immédiatement à la rupture du polymère comme cela se produirait pour un matériau fragile, engendre au contraire, à mesure que les chaînes moléculaires de ce polymère s'orientent progressivement dans le sens de l'étirement au sein de cette même zone de striction, un durcissement par orientation : plus ces chaînes moléculaires sont orientées dans ce sens d'étirement, plus le polymère offre de résistance à la déformation ultérieure dans cette zone, jusqu'à ce que la striction cesse de s'y concentrer et se propage de manière stable au reste de l'éprouvette. Le fait que cette courbe contrainte-déformation de ce polymère, avec son seuil d'élasticité, son striction et ce durcissement par orientation, contraste ainsi avec la courbe de rupture fragile déjà décrite, sans plage de plasticité comparable, par d'autres modèles d'assemblages de matériaux différents dédiés aux matériaux céramiques et vitreux, fait que ce test révèle, dans ce polymère, un comportement mécanique fondamentalement différent de celui de ces autres matériaux fragiles.

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