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Michel CHATAIN : Ingénieur de l’Institut Industriel du Nord (IDN) - Docteur ès Sciences Physiques - Professeur à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers (ENSAM‐Paris)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article aborde les comportements thermomécaniques généraux des plastiques, en essayant, dans la mesure du possible, d’en donner une vue synthétique à partir d’une classification fondée sur leur structure et les forces de liaison qui assurent leur cohésion.
Il englobe également les propriétés physiques, à l’exclusion des propriétés électriques et thermooptiques traitées respectivement dans les articles [A 3 140] et [A 3 145], des modifications des propriétés sous l’effet du vieillissement physique [A 3 150] ou chimique [A 3 151], de l’action de l’eau Action de l’eau sur les plastiques, ou du frottement et de l’usure [A 3 139].
Certains aspects liés directement à ces propriétés font également l’objet d’autres articles, tels les essais normalisés (cf. rubrique Essais normalisés de ce traité) ou la propagation des fissures en fatigue dynamique [A 3 136].
Les plastiques sont des matériaux viscoélastiques et, le plus souvent, des mélanges complexes. Cet article étudiera surtout les résines pures. Certains adjuvants, comme nous le verrons plus loin, ont peu d’influence directe sur les propriétés mécaniques, et tous font d’ailleurs l’objet d’articles qui leur sont propres (cf. rubrique Adjuvants et renforts des plastiques de ce traité).
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1. Principales caractéristiques
1.1 Les plastiques, matériaux viscoélastiques
Il s’ensuit que les relations que l’on peut établir entre les contraintes σ qui leur sont imposées et les déformations ε qui en résultent font intervenir le temps t. Pour s’en convaincre, il suffit d’appliquer, par exemple, une charge constante de traction uniaxiale à une barre de matière plastique ; on constate alors que la déformation qui est mesurée immédiatement après la mise sous charge continue à augmenter. Il est évident qu’un modèle simple, purement élastique, ne permet pas de décrire ce comportement.
Si l’on plie un profilé de PVC rigide sur lui‐même à la température ambiante, son aspect change à l’endroit de la pliure : il devient plus clair dans la partie tendue et plus sombre dans celle qui est comprimée, mais on n’observe pas de rupture.
Si l’extrémité de ce profilé avait été frappée brutalement sur une surface dure, une partie aurait probablement été rompue, éventuellement en plusieurs morceaux.
Ces expériences simples montrent que les relations entre ε et σ que l’on établit dans les essais mécaniques sont dépendantes de la vitesse de chargement dσ /dt = ou de la vitesse de déformation dε /dt = et que des notions telles que celles de ductilité et de fragilité ne sont significatives que lorsque les conditions de sollicitation sont précisées.
On peut ajouter que, lorsque les polymères sont fondus ou en solution, c’est‐à‐dire dans un état qui sort du domaine d’intérêt de cet article, les grandeurs viscosimétriques qui les caractérisent ne sont pas indépendantes du gradient de vitesse de cisaillement ou des temps de déformation (cf. articles ...
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Principales caractéristiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Dictionnaire de Rhéologie. - Groupe Français de Rhéologie (1988).
-
(2) - REINER (M.) - Rhéologie théorique. - Dunod (1955).
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(3) - PERSOZ (B.) - Introduction à l’étude de la rhéologie. - Dunod (1969).
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(4) - NOWACKI (W.) - Théorie du fluage. - Eyrolles (1965).
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(5) - WARD (I.M.) - Mechanical properties of solid polymers. - John Wiley and Sons (1971).
-
(6) - FERRY (J.D.) - Viscoelastic properties of polymers. - John Wiley and Sons (1961-1970).
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(7) - Mc LACHLAN (N.W.) - Modern operational calculus. - ...
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