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Déformation plastique et dislocations - 1

• 1.2.1 - Rupture fragile et rupture ductile
• 1.2.2 - Autres courbes de déformation possibles

1.2.1 - Rupture fragile et rupture ductile

Les matériaux fragiles (principalement les verres, céramiques, roches, métaux à basse température, mais cette liste n'est pas exclusive) cassent sans déformation plastique. Les matériaux ductiles, eux, gardent une déformation résiduelle après une sollicitation importante. Pour caractériser la déformation d'un matériau de manière simple, on pratique un essai dit de "traction uniaxiale" : on prend une éprouvette cylindrique, c.-à-d. un cylindre fait dans le matériau à tester, et on tire dans l'axe du cylindre jusqu'à la rupture. On enregistre la force de traction en fonction de l'allongement, ou plus précisémment la contrainte s (sigma) en fonction de l'allongement relatif e (epsilon) :

• contrainte s : force F divisée par la section S du cylindre
  s = F/S
  en MPa (méga-pascal), 1 MPa = 1 000 000 N.m^-2 
• allongement relatif ou "déformation" e : le déplacement de l'extrémité solicitée Dl divisée par la longueur initiale l₀ du cylindre
  e = Dl/l₀
  sans dimension (parfois en %).

Fig. 1-1 : Essai de traction uniaxial

Dans le cas d'un matériau fragile, la loi est linéaire ; le matériau casse dans le domaine linéaire.

Fig. 1-2 : rupture fragile, dans le domaine linéaire

Dans le cas d'un matériau ductile, la loi est d'abord linéaire (c'est le domaine élastique), puis s'infléchit (domaine plastique) avant de décroître (domaine d'endommagement et rupture).

Fig. 1-3 : rupture ductile

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1.2.2 - Autres courbes de déformation possibles

Dans le cas de la déformation plastique, on observe parfois plusieurs types de comportements, selon matériau, la température et la vitesse de déformation :

• transition douce : on ne voit pas de distinction franche entre la partie linéaire et la partie plastique ;
• décrochement : au moment de commencer la déformation plastique, la contrainte chute ;
• oscillations (phénomène de Portevin-Lechatelier) : dans la partie plastique, la contrainte varie en zig-zag.

Fig. 1-2 : autre courbes de déformation possibles

Tous ces phénomènes peuvent s'expliquer par la théorie des dislocations.

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