Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Patricia KRAWCZAK : Docteur Ingénieur, Enseignant-chercheur au Département Technologie des Polymères et Composites de l’École des Mines de Douai
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Ce deuxième article sur les Essais mécaniques des plastiques présente les modalités :
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des essais de comportement à long terme, tels que fatigue dynamique, fluage, fissuration sous contrainte…, qui génèrent des données nécessaires aux calculs de conception (ingénierie) et à la prévision des durées de vie, informations malheureusement encore trop rarement disponibles dans la littérature technique ;
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des essais de mécanique de la rupture, pour la détermination de grandeurs caractérisant la résistance des matériaux à l’amorçage et à la propagation de fissures et pouvant également être prises en compte dans des calculs de structure. Relativement nouveaux en terme de concepts et de méthodologies, ces essais sont encore peu pratiqués sur polymères mais se développent à un rythme tel que l’on peut espérer voir apparaître les caractéristiques correspondantes dans les catalogues et banques de données des multiples nuances commerciales de polymères industriels dans un proche avenir.
On attirera l’attention sur la particularité de ces essais qui, dans les deux cas, permettent d’accéder à des données utilisables à des fins de conception, de calcul d’ingénierie et de choix de matériaux, contrairement en toute rigueur aux caractéristiques mécaniques instantanées (AM 3510) et thermomécaniques de volume ou de surface (AM 3511). En pratique cependant, si les résultats des essais à long terme sont désormais de plus en plus pris en compte dans les bureaux d’étude industriels, les caractéristiques d’amorçage et de propagation de fissures issues des essais de mécanique de la rupture ne sont encore que rarement considérées, essentiellement dans des domaines industriels issus d’une culture aéronautique.
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Détermination de la résistance à la fissuration (ténacité)
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1. Détermination du comportement mécanique à long terme
Les essais mécaniques présentés dans l’article Essais mécaniques des plastiques. Caractéristiques instantanées sont des essais instantanés qui conduisent à déterminer les caractéristiques à court terme des matériaux, sans nécessairement prendre en compte l’effet des contraintes physiques, chimiques, thermiques ou mécaniques permanentes, voire leurs combinaisons, intervenant dans les conditions réelles d’utilisation. Afin d’obtenir les caractéristiques indispensables aux calculs de prévision du comportement en service (ou calculs d’ingénierie) sont en conséquence de plus en plus développés des essais à long terme conduisant à déterminer de véritables caractéristiques de conception telles que module de fluage, résistances en fatique statique ou dynamique, résistance à la fissuration sous contrainte dans divers environnements. Ces essais permettent en effet de mesurer :
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la perte de rigidité en fonction du temps, conséquence des effets de relaxation moléculaire ;
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les temps de résistance sous l’action de charges constantes ou cycliques, qui dépendent notamment des mécanismes d’amorçage et de propagation de fissures aux droits de défauts ;
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l’influence de certains fluides sur la déformabilité et la résistance à long terme, en fonction notamment de facteurs tels que des coefficients de diffusion et des paramètres de solubilité.
1.1 Essais de fatigue statique
Dans la mesure où les propriétés des matériaux viscoélastiques dépendent du temps, de la température et de la vitesse de sollicitation, un essai instantané ne peut en aucun cas être représentatif du comportement du matériau lorsqu’il est soumis à une contrainte ou une déformation constantes pendant une période de temps prolongée. C’est pourquoi les valeurs de modules et de résistances destinées aux calculs d’ingénierie doivent impérativement être déter-minées dans des conditions reproduisant les conditions d’utilisation finales en fonction de l’application considérée. D’une manière...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HOUGH (M.C), WRIGHT (D.C.) - Two new test methods for assessing environmental stress cracking of amorphous thermoplastics (Deux nouvelles méthodes de caractérisation de la fissuration sous tension des thermoplastiques amorphes) - Polymer Testing, vol. 15, 1996, p. 407-421, 17 fig., 7 réf. bibl., Elsevier Science.
-
(2) - FERRY (J.D.) - Viscoelastic properties of polymers (Propriétés visco-élastiques des polymères), - 3è ed., J. Wiley, 1980, 641 p.
-
(3) - Modern Plastics Encyclopedia. - Mac Graw Hill, Editions annuelles.
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(4) - PDL Handbook : The effect of creep and other time related factors on plastics (Effets sur les plastiques du fluage et des autres facteurs dépendant du temps). - Plastics Design Library, Norwich NY, 1991, 528 p.
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(5) - PROT (M.) - L’essai de fatigue sous charge progressive. - Revue de Métallurgie, 45 n 12, déc. 1948, p. 481-489.
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