UNE test de stress C'est un test expérimental qui est réalisé sur un échantillon de matériau pour déterminer dans quelle mesure il résiste aux contraintes de traction. Grâce à lui, il est possible de connaître de nombreuses propriétés mécaniques du matériau et de déterminer s'il convient à une conception particulière..
L'échantillon est généralement un cylindre appelé tube à essai. Celui-ci est soumis à une tension, consistant à appliquer deux forces opposées aux extrémités qui étirent la barre et la déforment. Le test continue d'exercer des efforts croissants, jusqu'à ce que l'échantillon se brise enfin.
Notez l'ampleur des forces et la déformation qu'elles produisent dans l'éprouvette, des petites forces qui ne provoquent pas de déformation permanente, à la contrainte qui provoque la rupture de la pièce..
Là, la collecte des données se termine et un graphique contrainte-déformation est établi, qui servira à analyser le comportement de matériaux tels que les métaux, la céramique, le ciment, le bois et les polymères..
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L'expérience est réalisée à l'aide de machines spéciales comme celle représentée sur la figure 1, qui fournissent l'effort nécessaire pour charger puis décharger le matériau pour évaluer la déformation..
Quant à l'échantillon, il s'agit d'un tube à section constante, cylindrique, rectangulaire ou carrée, dont les dimensions sont normalisées. Les extrémités sont plus larges pour faciliter le serrage sur le porte-échantillon, comme le montre la figure 2 à gauche.
La longueur initiale Lou alors La région calibrée est mesurée et marquée sur le tube à essai. Il est ensuite fixé à la machine d'essai et la machine d'essai commence..
Les matériaux ont différents comportements sous contrainte, illustrés dans le graphique suivant pour lequel l'acier a été utilisé. Les forces appliquées sur l'axe vertical sont désignées par la lettre grecque σ et la déformation sur l'axe horizontal, appelée ε.
La déformation n'a pas de dimensions, car c'est le quotient entre le changement de longueur de l'éprouvette ΔL = LF - Lou alors et la longueur initiale. A) Oui:
ε = ΔL / Lou alors
Pour sa part, l'amplitude de la contrainte σ est le rapport force / section transversale.
Dans le graphique, deux régions importantes sont distinguées: la zone élastique et la zone plastique.
Lorsque la contrainte de traction σ est faible, la déformation est proportionnelle, ce qui est connu sous le nom de loi de Hooke:
σ = Y ε
Une fois l'effort terminé, le corps retrouve ses dimensions d'origine. Il s'agit de la région élastique en couleur de la figure 3, qui s'étend jusqu'au point appelé limite de proportionnalité. Jusque-là, le matériau obéit à la loi de Hooke.
La constante de proportionnalité Y est la Module d'Young, caractéristique du matériau et qui peut être déterminée à partir d'essais de traction et de compression.
Le module d'Young a des unités de pression, dans le système international [Y] = N / m ^ 2 = Pa. La déformation, comme déjà mentionné, est sans dimension, donc la contrainte σ a également des dimensions de force dues à l'unité d'aire de la section transversale et dans SI son unité sera le pascal: [σ] = N / m ^ 2 = Pa.
A partir de la limite de proportionnalité et en augmentant la contrainte, on avance dans une région où la déformation est réversible mais n'obéit pas à la loi de Hooke. Il se termine au point à partir duquel le corps est déformé en permanence, appelé limite élastique.
Le matériau entre alors dans la région de comportement plastique. Une fois la zone de comportement élastique dépassée, l'acier pénètre dans la région du Céder l'effort ou fluage, dans lequel l'éprouvette se déforme mais ne se brise pas, bien que la contrainte reste constante à σOui.
Une fois la zone d'élasticité dépassée, la déformation augmente avec la contrainte appliquée, mais plus de manière linéaire..
Le matériau subit des modifications au niveau moléculaire et un durcissement sous contrainte se produit. Par conséquent, nous voyons que des efforts accrus sont nécessaires pour obtenir une déformation.
La limite de cette zone est dans le dernier effort. Le matériau est considéré comme cassé à ce stade, bien que l'échantillon soit toujours en une seule pièce. À partir de là, la charge nécessaire pour produire la déformation est réduite et l'échantillon devient progressivement plus mince (rétrécissement) jusqu'à ce qu'il se fracture finalement (figure 2, à droite).
Cette courbe et ses régions sont appelées contrainte de rupture conventionnelle. Mais au-dessus se trouve une courbe en pointillés, appelée véritable contrainte de fracture, qui est obtenu en enregistrant la longueur instantanée ou vraie de l'échantillon, au lieu de travailler avec la longueur d'origine pour trouver la déformation, comme expliqué au début.
Les deux courbes, la vraie et la conventionnelle, coïncident dans la zone de petits efforts jusqu'à la zone de rendement. Dans tous les cas, il est prévu que le matériau travaille dans le domaine élastique pour éviter des déformations permanentes qui empêchent le bon fonctionnement de la pièce fabriquée..
Ainsi, parmi les données les plus importantes obtenues à partir du test, il y a la contrainte σOui qui définit la limite élastique.
Le matériau utilisé comme modèle dans la description ci-dessus est l'acier, qui est largement utilisé dans la construction et l'industrie. Mais il existe de nombreux matériaux tels que le béton, le béton, divers métaux, alliages et bois, qui sont également largement utilisés..
Chacun a une courbe contrainte-déformation caractéristique, et selon sa réponse à la contrainte ou à la traction, ils sont classés en deux catégories: cassants ou ductiles..
Dans le graphique suivant σ versus ε (stress-déformation) les matériaux fragiles sont comparés (fragile) et ductile (ductile), bien qu'il soit nécessaire de préciser que le même matériau peut avoir l'une ou l'autre réponse en fonction de facteurs tels que la température. Les matériaux ont tendance à être fragiles à basse température.
La différence notable entre les deux est que le matériau fragile est dépourvu ou a une très petite région d'élasticité. Dès que la limite d'élasticité est dépassée, l'éprouvette se brise. En revanche, les matériaux ductiles absorbent plus d'énergie avant de se rompre, car ils ont une grande zone plastique.
Le test de contrainte est utile pour classer le matériau, étant préférable selon l'application l'utilisation de matériaux ductiles, car ils absorbent plus d'énergie et sont capables de se déformer bien avant la fracturation.
Il faut également noter que si certains matériaux sont fragiles sous contrainte, ils peuvent mieux résister à d'autres contraintes, comme nous le verrons ci-dessous..
-fonte grise: cassant en tension, plus fort en compression.
-Bronze: ductile.
-Béton: fragile selon le type de mélange, mais très résistant en compression. Lorsqu'il va être soumis à une tension, il nécessite un renforcement au moyen de barres d'acier.
-Bois: selon l'origine, il est moyennement ductile.
-Acier: fragile lorsqu'il est riche en carbone.
-Méthacrylate: ductile avec augmentation de la température.
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