Propriétés mécaniques des matériaux Essais mécaniques

Propriétés mécaniques
des matériaux
Elasticité et plasticité
Essais mécaniques
Essai
F
l
Essai
Essai
Essai
Essai
Propriétés mécaniques
Les essais mécaniques permettent de déterminer le comportement
mécanique des matériaux pour tout type d’effort / nature de contrainte :
Comportement mécanique des matériaux :
contrainte
Contraintes
Comment caractériser un effort
Exemple :
Contrainte
Contraintes conventionnelles
ou charges unitaires nominales
Traction
Compression
Cisaillement
Pression hydrostatique
Déformations
conventionnelles
ou allongements relatifs nominaux
Traction et compression
Déformations
conventionnelles
ou allongements relatifs nominaux
Cisaillement
Pression hydrostatique
Elasticité
Pour des petites déformations
Les modules élastiques
σ
τ
P
ε
γ
∆
σ
Les modules élastiques sont liés :
E = KG / (G+3K) = 3K(1-2ν) = 2G(1+ν)
ε
E (GPa)
Module
d’Young
céramiques
1000
1000
400-650
450
390
380
diamant
WC
SiC
alumine
TiC
120-150 mullite
composites
400-530 cermets (Co+WC)
métaux
406 W
196-207 Fe, aciers
170-190 fontes
100-150 Cu et alliages
70-200 composites
fibres de C
100
94 quartz
69 verre
45-50 béton, ciment
82
76
69-79
40-45
Au
Ag
Al et alliages
Mg et alliages
35-45 composites
fibres de verre
27 graphite
10
14 Pb
9 glace
polymères
6-7
3-5
3,4
3-3,4
1,6-3,4
3
2,6
2,4
9-16 bois // au fil
mélamines
polyamides
plexyglass
polystyrène
acryliques
époxy
polycarbonate
nylon
1
0,9 Polypropylène
0,6-1 bois ⊥ au fil
0,7 polyéthylène haute densité
0,2 polyéthylène basse densité
0,07-0,2 PVC
0,1
0,01-0,1 caoutchouc
0,01
0,001-0,01 mousse de polymère
0,001
Plasticité
Essai de traction
σ
ε
Plasticité
Déformation plastique
et écrouissage
σ
ε
Plasticité
Métaux :
Céramiques :
Polymères :
σ
σ
σ
ε
ε
ε
R e (MPa)
Limite
élastique
10 5
céramiques
50000 diamant
10 4
10000 SiC
7200
6000
5000
4000
4000
3600
quartz
WC
alumine
TiC
mullite
verre
métaux
220-2000 aciers
180-2000 Co et alliages
10 3
composites
180-1320 Ti et alliages
220-1030 fontes
60-960 Cu et alliages
40-627 Al et alliages
80-300 Mg et alliages
34-276 Be et alliages
10 2
85 glace
55
11-55
50
40
Ag
Pb et alliages
Fe
Au
400 béton en compression
600-650 composites
fibres de C
400 béton armé
polymères
60-110
30-100
49-87
34-70
55
45-48
30
19-36
20-30
100-300 composites
fibres de verre
Kevlar
plexiglass
epoxy
nylon
polystyrène
30-50 bois // fil
polycarbonate
PVC
caoutchouc
polypropylène
polyéthylène haute densité
6-20 polyéthylène basse densité
10 1
4-10 bois ⊥ fil
1-10 métaux CFC purs
0,2-10 mousse de polymère
1
0,1
Energie de déformation
énergie de
déformation plastique
σ
σ
énergie élastique
restituée
Re
énergie de
déformation totale
ε
ε
20
dé
ch
arg
e
- 0,001
arg
e
déc
h
40
traction
ch
ar
ge
σ (MPa)
0,001
- 20
e
arg
ch
ε
compression
énergie dissipée
par cycle et par
unité de volume
ε
Dureté
Dureté =
Principaux essais :
Essai mécanique le plus répandu car
mais
Bilan
σ
écrouissage
striction
Rm
Rp
Re
ε
résistant
σ=E
ductile / fragile
rigide / élastique
pente E
εR
0,2 %
domaine
élastique
domaine
plastique
ε