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RÉSUMÉ
Cet article aborde le comportement des matériaux sous différentes sollicitations, en se focalisant sur les principes fondamentaux et les conventions de notation standardisées. Les sujets clés incluent la loi de Hooke et l'écrouissage, deux phénomènes qui régissent la déformation et la rupture des matériaux. Nous étudions également en détail les propriétés élastiques des matériaux, y compris le module d'élasticité et le coefficient de Poisson. La deuxième section de l'article se consacre aux conventions et normalisations de sollicitation, explorant les définitions et implications des efforts normaux et tranchants, ainsi que des moments de torsion et fléchissants.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Lorsqu’ils sont soumis à diverses forces, qu’elles soient normales, tranchantes, de torsion ou fléchissantes, les matériaux subissent des déformations. En considérant une section structurale spécifique, nous utilisons le terme « sollicitation » pour désigner la résultante de ces forces concentrées au centre de gravité de la section. Lorsque ces forces sont rapportées à l’unité de surface, elles sont appelées « contraintes ».
Le comportement élastique linéaire des solides sous contrainte de traction est défini par la loi de Hooke. La dureté d’un métal peut être augmentée grâce à l’écrouissage, qui permet un durcissement à la suite d’un allongement plastique.
Les matériaux peuvent présenter une homogénéité ou une isotropie. Le comportement longitudinal et transversal par rapport à la force appliquée est caractérisé respectivement par le module de Young et le coefficient de Poisson.
Un exemple classique de l’application de ces notions fondamentales est le calcul des sollicitations sur une poutre encastrée lorsqu’elle est soumise à une force oblique.
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Conclusion
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3. Coefficient de sécurité et contrainte de service
La conception sécuritaire d’une structure ou d’un composant exige une prise en compte minutieuse de la relation entre les forces appliquées (les contraintes) et les réponses matérielles à ces forces. Il est crucial de comprendre que les matériaux utilisés dans une structure ou un composant donné ne doivent jamais être poussés à leurs limites de performance ou à leur « point de rupture ». Pour cette raison, on introduit les concepts de « contrainte de service » et de « coefficient de sécurité ».
3.1 Contrainte de service
La contrainte de service est une contrainte appliquée à un élément d’une structure qui, si elle était dépassée, provoquerait la défaillance de l’élément, voire de l’ensemble de la structure. En d’autres termes, il s’agit de la contrainte maximale qu’un matériau peut subir en service sans risque de défaillance. Il est impératif de ne faire travailler les matériaux qu’à des contraintes inférieures à cette contrainte de service.
HAUT DE PAGE3.2 Coefficient de sécurité
Le coefficient de sécurité est théoriquement le rapport entre la contrainte de rupture (la contrainte qui provoquerait la défaillance complète du matériau) et la contrainte de service. C’est un facteur de protection qui assure qu’une structure ou un composant ne dépassera jamais une contrainte qui pourrait entraîner sa défaillance.
En pratique, le coefficient de sécurité est défini par rapport à un état limite donné. Cet état limite peut être la rupture, une certaine fissuration ou une certaine déformation. Le coefficient de sécurité est le rapport de la sollicitation totale provoquant l’état limite choisi, à la sollicitation totale de service la plus défavorable.
Dans le cas d’un matériau « ductile » (un matériau qui peut se déformer de manière significative avant de se rompre), la contrainte de service doit être nettement inférieure à la limite d’élasticité du matériau.
Le respect de ces normes de contrainte de service et de coefficient de sécurité garantit la durabilité et la sûreté des...
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BIBLIOGRAPHIE
NORMES
-
Plastiques – Détermination des propriétés en traction – Partie 2 : Conditions d'essai : spécifie les méthodes pour déterminer les propriétés de traction des plastiques sous diverses conditions. - NF EN ISO 527-2 - Avril 2012
-
Matériaux métalliques – Essai de traction à température ambiante : spécifie la méthode pour effectuer un essai de traction sur les matériaux métalliques pour déterminer les propriétés de résistance à la traction. - NF EN ISO 6892-1 - Décembre 2019
-
Plastiques – Détermination des propriétés en flexion : la méthode pour déterminer les propriétés de flexion des plastiques. - NF EN ISO 178 - Mai 2019
-
Plastiques – Détermination des propriétés de dureté – Partie 1 : Méthode de pénétration de boule : spécifie la méthode pour déterminer la dureté des plastiques par la méthode de pénétration de boule. - NF EN ISO 2039-1 - Mai 2003
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