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Auteur(s)
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Dominique FRANÇOIS : Directeur adjoint du Laboratoire de mécanique, sols, structures, matériaux. - École centrale de Paris. Centre national de la recherche scientifique CNRS-URA 850 .
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les phénomènes de rupture sont extrêmement coûteux : lorsqu’ils surviennent, si par bonheur ils n’entraînent pas de pertes de vie humaine, en plus du remplacement des équipements détériorés, il convient de compter les heures et les productions perdues, l’image de marque abîmée, les marchés disparus...
Aussi de nombreux essais ont-ils été imaginés pour évaluer la résistance à la rupture des matériaux et certains d’entre eux sont depuis longtemps couramment pratiqués dans l’industrie. Pour en bien apprécier la portée et les limites, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de rupture qui interviennent. On mesure alors l’intérêt des essais de choc sur éprouvettes entaillées mis au point notamment par Charpy il y a une centaine d’années. Ils permettent, notamment, de déterminer le risque de rupture fragile des aciers, aux températures inférieures à la température de transition fragile-ductile. Simples à mettre en œuvre et peu coûteux, ils sont extrêmement répandus et conservent une très grande utilité. Néanmoins, ils ne fournissent pas d’indication sur les charges que peuvent supporter les pièces contenant des défauts. C’est la mécanique de la rupture et les essais qui en dérivent qui permettent de le faire. Ils ont connu un grand développement depuis une quarantaine d’années, tout particulièrement dans les industries nucléaires, aéronautiques, spatiales et pétrochimiques. Même s’ils sont plus coûteux et nécessitent l’intervention de spécialistes, ils se répandent. D’ailleurs, on assiste à une rapide évolution de la normalisation dans ce domaine.
Dans cet article, nous n’envisageons que les ruptures brutales, celles qui surviennent au cours du chargement ou en fin de durée de vie lorsque les fissures à croissance lente atteignent une valeur critique. Nous excluons donc les essais destinés à apprécier les risques de rupture différée, par fatigue, par corrosion sous contrainte, par fluage. Ils sont abordés dans d’autres articles spécialisés du traité.
Après une description succincte des mécanismes de rupture brutale, nous expliquons les essais de rupture destinés à apprécier la température de transition fragile-ductile, et dans une seconde partie nous exposerons les principes de la mécanique de la rupture et montrerons comment effectuer les essais qui en découlent.
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1984 par Dominique FRANÇOIS
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4. Corrélations entre essais
4.1 Corrélations entre températures de transition
Il existe entre les résultats des divers essais qui ont été décrits dans cet article un certain nombre de corrélations qui sont les manifestations des relations existant entre les divers paramètres de la rupture tels qu’ils sont mesurés par ces essais.
Les corrélations qui ont été tracées avec le plus de précision concernent évidemment les essais les plus utilisés avec leur caractéristique principale. Il s’agit en particulier des essais de traction par choc, de fissuration Robertson, de flexion par choc Pellini, Battelle, Charpy et Schnadt, avec les critères, précisés au tableau 3, choisis pour leur représentativité.
Les corrélations obtenues pour une gamme étendue d’aciers de construction, effervescents, semi-calmés ou calmés, et pour des épaisseurs comprises entre 10 et 22 mm, sont indiquées dans le tableau 4. En général, l’essai de référence a été l’essai de résilience Charpy V, de beaucoup le plus répandu, mais on a indiqué aussi les corrélations avec l’essai Robertson. On a reporté dans le tableau 4 l’équation de la droite de régression normale, le nombre de points n ayant servi au calcul et le coefficient de corrélation [9].
À titre d’exemple, la figure 47 représente la corrélation entre la température de transition au niveau 35 J/cm2 sur éprouvette Charpy V (TK 35) et la température d’arrêt de l’essai Robertson (θ s ).
De façon générale, ces corrélations indiquent un bon accord entre les résultats des divers essais de rupture fragile qui classent les aciers dans le même ordre. Toutefois, il faut noter l’absence d’équivalence simple entre les différentes températures de transition comme par exemple un décalage constant. Celui-ci se marquerait par une droite de pente 1 ; or les pentes mesurées s’écartent assez sensiblement de cette valeur.
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