Analyse des Essais de Traction des Matériaux

Les essais de traction

L'objectif des essais de traction est de présenter un cylindre standard soumis à une traction axiale, entraînant une augmentation de la charge jusqu'à la rupture de l'éprouvette. Ce test mesure la résistance d'un matériau à une force appliquée de manière statique ou lente. Le taux de déformation dans un essai de traction est généralement très faible.

La courbe contrainte-déformation

Le test mesure la déformation de l'échantillon entre deux points fixes à mesure que la charge appliquée augmente, puis la trace en fonction de la contrainte. En général, cette courbe présente quatre zones distinctes :

La déformation élastique

Dans ce domaine, la déformation est répartie dans l'échantillon, est de faible ampleur et, si l'on retire la charge appliquée, l'échantillon reprend sa forme initiale. Le coefficient de proportionnalité entre la contrainte et la déformation est appelé module d'élasticité (ou module de Young) et est caractéristique du matériau. Ainsi, tous les aciers ont le même module d'élasticité, mais leur résistance peut être très différente. La tension la plus élevée réalisée dans cette région est connue sous le nom de limite d'élasticité. Il peut y avoir deux zones de déformation élastique : la première linéaire et la seconde courbe, avec la limite élastique marquant la transition entre elles. En règle générale, cette dernière valeur n'a aucun intérêt pratique ; on définit alors une limite conventionnelle d'élasticité pour laquelle il existe une extension prédéfinie. Elle est obtenue en traçant une ligne parallèle à la partie proportionnelle (droite) avec une déformation initiale classique.

Le fluage

Il s'agit de la déformation soudaine de l'échantillon sans augmentation de la charge appliquée. Le phénomène de fluage se produit lorsque des impuretés ou des éléments d'alliage bloquent les dislocations dans le réseau cristallin, empêchant le mécanisme de glissement par lequel le matériau se déforme plastiquement. Une fois la limite d'élasticité atteinte, les dislocations sont libérées, ce qui provoque une déformation marquée. La déformation est alors uniformément répartie le long de l'éprouvette, puis se concentre sur les zones où les dislocations ont été libérées. Tous les matériaux ne présentent pas ce phénomène ; dans ce cas, la transition entre la déformation élastique et plastique n'est pas clairement visible.

La déformation plastique

Si l'on retire la charge appliquée dans ce domaine, l'échantillon ne récupère que partiellement sa forme, conservant une déformation permanente.

La striction

À un moment donné de l'essai, la déformation se concentre dans la partie centrale de l'échantillon, présentant une réduction marquée de la section, après quoi les déformations continuent de s'accumuler jusqu'à la rupture de l'éprouvette. La striction est responsable de la diminution de la courbe contrainte-déformation. Les matériaux fragiles ne subissent pas de déformation plastique importante ni de striction, et l'éprouvette rompt brusquement. Au cours du test, on détermine la charge de rupture et la résistance à la traction.