E4 Propriétés mécaniques de base

Topique

Les constantes élastiques de ce métal, qui décrivent déjà sa rigidité et sa réponse élastique sous charge, suivent le même formalisme élastique isotrope que celui réutilisé, dans le même but, dans un autre modèle pour un ensemble de matériaux différent : celui qui décrit les propriétés mécaniques fondamentales du verre. Ce métal étant un polycristal à orientation granulaire suffisamment aléatoire, ses constantes élastiques ne dépendent pas de la direction de la charge et peuvent donc être décrites par ce même formalisme isotrope, au lieu du formalisme anisotrope requis pour un monocristal. Le fait que ce métal soit polycristallin, avec des grains orientés aléatoirement les uns par rapport aux autres, rend ses constantes élastiques effectives isotropes, même si chaque grain individuel est, pris individuellement, élastiquement anisotrope.

Au-delà de ces constantes élastiques, la résistance mécanique de ce métal, sa résistance intrinsèque à la déformation plastique, est principalement déterminée par la taille de ses grains, comme l'établit un autre modèle de cet ensemble, selon la relation de Hall-Petch : plus la taille des grains est petite, plus le nombre de joints de grains par unité de volume est élevé, faisant obstacle au mouvement des dislocations ; par conséquent, plus la résistance mécanique du métal est grande, conformément à la même relation de Hall-Petch.

Cette même résistance mécanique est également déterminée par la densité de dislocations, établie par un autre modèle de cet ensemble, selon la relation de Taylor : plus le nombre de dislocations par unité de volume est élevé, plus elles entravent mutuellement leur mouvement face aux champs de déformation des autres ; par conséquent, plus la résistance mécanique du métal est grande, conformément à la même relation de Taylor. Le fait que la taille des grains et la densité de dislocations affectent ainsi la même résistance mécanique, bien que par des mécanismes différents, signifie que leurs contributions sont approximativement additives à la résistance mécanique totale de ce métal. Par conséquent, ce modèle, avec sa résistance mécanique initiale, peut également être estimé empiriquement, sans qu'il soit nécessaire de réaliser un essai de traction, à partir de la dureté du métal selon la relation de Tabor : la dureté et cette résistance mécanique sont en effet mesurées par les deux essais déjà décrits par un autre modèle de cet ensemble, l'essai de traction et l'essai de dureté. Le fait que cette résistance mécanique, et en particulier la limite d'élasticité qui marque sa limite élastique, soit établie ici comme une propriété statique de ce métal signifie qu'elle sert précisément de point de référence statique par rapport auquel un autre modèle de cet ensemble mesure la fatigue de ce métal, c'est-à-dire la rupture progressive qui se produit sous chargement cyclique bien en deçà de cette même limite d'élasticité statique.

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