A2 Fluage et relaxation du stress

Topique

Lorsqu'un polymère est soumis à une charge soutenue, et non à une charge instantanée puis supprimée, ses chaînes moléculaires subissent un fluage et un glissement les unes par rapport aux autres, comme décrit en détail par un autre modèle de ce groupe. Ce fluage et ce glissement des chaînes induisent une déformation dépendant du temps : la compliance de fluage de ce polymère. Celle-ci continue d'augmenter tant que la charge est maintenue, au lieu de se stabiliser à une valeur fixe comme ce serait le cas pour un matériau purement élastique. Le maintien prolongé de cette charge entraîne un fluage et un glissement accrus des chaînes moléculaires, et par conséquent, la compliance de fluage continue d'augmenter.

Mesurer directement la compliance de fluage sur les décennies de durée de vie potentielle de ce polymère n'est pas envisageable. C'est là qu'intervient le principe de superposition temps-température, quantifié par l'équation WLF, qui décrit un modèle différent plus en détail. Ce principe permet de prédire le comportement au fluage de ce polymère sur ces décennies à partir d'essais beaucoup plus courts, réalisés à des températures différentes de la température de service. En effet, une augmentation de température et le passage du temps produisent un effet équivalent sur le fluage et le glissement des chaînes. Ces essais plus courts étant réalisés à une température supérieure à la température de service, le comportement au fluage qu'ils révèlent, selon le principe de superposition temps-température, correspond à une durée de vie en service – à la température de service réelle – bien plus longue que la durée de chaque essai.

Par conséquent, ce modèle, avec la charge soutenue et la limite d'élasticité sous lesquelles il a été développé, décrit également le cas complémentaire de ce même polymère : lorsqu'une déformation constante lui est imposée au lieu d'une charge soutenue, ce même fluage et ce même glissement de chaîne produisent, selon le modèle de Maxwell qui décrit également l'autre modèle de cet ensemble, une relaxation de contrainte. Dans ce cas, la contrainte nécessaire au maintien de cette déformation constante diminue progressivement avec le temps. Le fait que ce fluage et ce glissement de chaîne soient la même cause physique à l'origine de la limite d'élasticité sous charge soutenue et de la relaxation de contrainte sous déformation constante signifie que ces deux phénomènes, bien que mesurés de manière opposée, partagent la même dépendance au temps et à la température que les deux autres modèles de cet ensemble décrivent déjà conjointement.

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