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Séance de cours

Mécanique des fractures: mécanismes de durcissement et courbe de résistance

Dans cours

ME-437: Advanced solid mechanics

Description

Cette séance de cours couvre le concept de durcissement maximal en mécanique des fractures, l'analyse de l'intensité de contrainte à la pointe de la fissure pendant la croissance de la fissure, et la séparation des tractions atomistiques associées à l'énergie de surface. Il traite également de la courbe de résistance, mesurant la résistance de la fissure à la croissance, et présente des exemples de courbes de résistance dans différents matériaux. La séance de cours explore en outre la zone cohésive non linéaire près de la pointe de la fissure, la mécanique des processus de séparation des matériaux et les mécanismes de dissipation d'énergie dans les composites renforcés de fibres. Il se termine par une discussion sur la défaillance ductile élastique-plastique, la dissipation d'énergie de pointe de fissure, et la généralisation des concepts de fracture pour les matériaux ductile.

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Concepts associés (30)

Mécanique de la rupture

La catastrophe du Vol 587 American Airlines s'explique par la rupture de la dérive de l'appareil.|vignette La mécanique de la rupture tend à définir une propriété du matériau qui peut se traduire par sa résistance à la rupture fragile (fracture) ou ductile. Car si les structures sont calculées pour que les contraintes nominales ne dépassent pas, en règle générale, la limite d'élasticité du matériau et soient donc par voie de conséquence à l'abri de la ruine par rupture de type ductile ; elles ne sont pas systématiquement à l'abri d'une ruine causée par la présence d'une fissure préexistante à la mise en service ou créée en service par fatigue (comme lors de la catastrophe ferroviaire de Meudon) ou par corrosion sous contrainte.

Ténacité

La ténacité est la capacité d'un matériau à résister à la propagation d'une fissure. On peut aussi définir la ténacité comme étant la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber avant de rompre, mais il s'agit d'une définition anglophone. En anglais, on fait la différence entre « toughness », l'énergie de déformation à rupture par unité de volume (, ce qui correspond aussi à des pascals) et « », la ténacité au sens de résistance à la propagation de fissure.

Rupture (matériau)

thumb|Courbe de traction idéale d'un matériau ductile thumb|Courbe de traction typique pour un matériau fragile En science des matériaux, la rupture ou fracture d'un matériau est la séparation, partielle (comme une crique ou une fissure ou une brisure) ou complète, en deux ou plusieurs pièces sous l'action d'une contrainte. Une rupture peut être souhaitée par le concepteur de la pièce comme dans le cas de la conception de dispositifs de sécurité ou au contraire celui-ci cherche à éviter cette rupture en mettant en adéquation la fonction de cette pièce avec les dimensionnements et choix des matériaux utilisés et des procédés de fabrication.

Fatigue (matériau)

vignette|Photomicrographie de la progression des fissures dans un matériau dues à la fatigue. Image tirée de . La fatigue est l'endommagement local d'une pièce sous l'effet d'efforts variables : forces appliquées, vibrations, rafales de vent Alors que la pièce est conçue pour résister à des efforts donnés, la variation de l'effort, même à des niveaux bien plus faibles que ceux pouvant provoquer sa rupture, peut à la longue provoquer sa rupture. Les essais de fatigue permettent de déterminer la résistance des matériaux à de telles faibles charges répétées.

Corrosion sous contrainte

thumb|upright=1.5|Exemple de fissuration par corrosion sous contrainte causée par la tension exercée par un collier de renforcement soudé de façon inadéquate. Trois facteurs (milieu, matériau et mécanique) sont généralement simultanément en cause. La corrosion sous contrainte (ou CSC) d'un métal ou d'un alliage résulte généralement de l'action conjuguée de trois facteurs : une contrainte mécanique en tension (contrainte résiduelle ou appliquée) ; un milieu environnant agressif ; un matériau sensible au phénomène de CSC, au moins dans certaines conditions.

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Séances de cours associées (31)

Mécanique de la fracture : facteur d'intensité du stress

Explore le facteur d'intensité du stress dans la mécanique des fractures, la prédiction de la propagation des fissures et la ténacité matérielle.

Mécanique des fractures : défauts et énergie

Explore la mécanique des fractures, les défauts, les facteurs de stress et la libération d'énergie dans la fracture du matériau.

Tests mécaniques : mécanique des fissures et des creeps

Explore les tests de fluage, la déformation et la mécanique des fractures dans les tests mécaniques.

Résistance des matériaux

Couvre le concept de ténacité des matériaux, en mettant l'accent sur la résistance à la propagation des fissures et à la déformation plastique.

Fracture et dureté des matériaux

Couvre l'intensité de contrainte, la fracture et la ténacité des matériaux, y compris le comportement des matériaux ductiles et fragiles.

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