RHÉOLOGIE
Principaux comportements
Pour donner une description mathématique précise du comportement mécanique macroscopique observé, on suppose que toutes les grandeurs qui caractérisent la réponse de la matière sont réparties d'une manière continue. Une telle conception, qui repose sur certaines hypothèses statistiques implicites, permet de définir la distribution des déformations et des contraintes comme des champs tensoriels (cf. élasticité). Les relations entre ces champs sont appelées lois de comportement ou équations constitutives.
En rhéologie, pour englober toute la variété des propriétés des matériaux réels, on se sert souvent de la description à un paramètre, où une contrainte représentative est reliée à la déformation ou à la vitesse de déformation correspondantes. Pour fixer les idées, cette contrainte peut être une traction ou une cission pour les corps peu déformables ; elle est de préférence une cission pour les corps très déformables. La généralisation au milieu tridimensionnel ne pose en général que des difficultés d'ordre mathématique.
Comportements élémentaires
Un solide idéal qui ne se déformerait pas, même sous l'action de forces élevées, est appelé solide d'Euclide, tandis que le solide de Hooke se déforme linéairement avec la contrainte. Dans les schémas rhéologiques, ce dernier se représente par un ressort. Un autre solide idéal, représenté par un patin, est qualifié de rigide-plastique. Soumis à une contrainte de cisaillement, il ne se déforme qu'à partir d'un certain seuil que la contrainte ne peut en aucun cas dépasser.
Si le liquide de Pascal, parfaitement mobile et incompressible, n'oppose que son inertie à la déformation de cisaillement, le liquide de Newton est caractérisé par une proportionnalité entre la contrainte et la vitesse de déformation. Il est représenté par un amortisseur.
Ces trois sortes de propriétés sont ensuite associées pour représenter de nombreux comportements réels. Néanmoins, certains de ceux-ci échappent à ce mode de représentation et nécessiteraient l'introduction d'autres modèles élémentaires.
Viscoélasticité
Ce sont principalement les hauts polymères (par exemple poly-isobutylène sec ou en solution) qui manifestent de la viscoélasticité ; mais divers autres matériaux en sont doués aussi : pâtes boulangères, argiles, etc.
Ce phénomène apparaît nettement au cours d'un essai de relaxation ou d'un essai de retard (appelé quelquefois essai de fluage). Dans l'essai de relaxation, une déformation est imposée brusquement, puis maintenue constante ensuite. La contrainte qui en résulte diminue progressivement à mesure que le temps s'écoule. Dans le second type d'essai, qui s'applique aussi bien aux solides qu'aux liquides, c'est la contrainte qui est appliquée brusquement et maintenue constante pendant un certain temps. À la déformation élastique instantanée s'ajoute une déformation différée (ou retardée). La suppression brusque de la contrainte (décharge) entraîne de la même façon une recouvrance élastique instantanée suivie d'une recouvrance différée, de nature viscoélastique. Le fluage est, pour les métallurgistes, une déformation retardée non recouvrable à la décharge.
Relaxation d'un polyisobutylène
Encyclopædia Universalis France
Fluage sur un polyisobutylène
Encyclopædia Universalis France
Linéarité du comportement
Les expressions qui suivent sont générales pour un processus unidimensionnel. Les rapports qui y sont définis (fonction de relaxation, fonction de retard, modules, complaisances, coefficients de viscosité, etc.) ne correspondent quelquefois à ceux, usuels, de la théorie tridimensionnelle qu'à un facteur près.
Une frontière importante est à jeter entre les comportements dits linéaires et ceux qui ne le sont pas. Boltzmann, en 1874, a posé le principe de superposition qui porte son nom et qui peut servir de base à la linéarité. La contrainte supportée par un corps à un[...]
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Bernard PERSOZ : ingénieur de l'École supérieure de physique et de chimie industrielles, docteur ingénieur, ancien maître de recherche à l'O.N.E.R.A.
- Dragos RADENKOVIC : directeur de recherche, laboratoire de mécanique des solides de l'École polytechnique
Classification
Médias
Comportements : classification
Encyclopædia Universalis France
Solides de Hooke, rigide-pastique et liquide de Newton
Encyclopædia Universalis France
Relaxation d'un polyisobutylène
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
BÉTON
- Écrit par Jean-Michel TORRENTI
- 8 163 mots
- 1 média
À l'état frais, la propriété la plus importante du béton est saconsistance (ou ouvrabilité). Cette propriété traduit l'aptitude du béton à être mis en œuvre correctement. En laboratoire, on peut utiliser des rhéomètres pour caractériser le comportement du béton frais. Sur chantier, l'essai le plus... -
COLLOÏDES
- Écrit par Didier ROUX
- 6 009 mots
Contrairement au régime dilué, où les particules ne sont pas gênées par la présence de leurs voisines, au-dessus d'une certaine fraction volumique qui correspond à l'empilement compact (typiquement 60 p. 100), les particules doivent se déformer pour remplir l'espace. La viscosité devient alors de plus... -
EAU DU MANTEAU TERRESTRE
- Écrit par Édouard KAMINSKI
- 2 666 mots
- 3 médias
...laboratoire montrent que l'olivine hydratée est ainsi près de cinq fois plus déformable que l'olivine anhydre. De plus, une spécificité cruciale de la rhéologie des roches terrestres est qu'elle permet une forte localisation des déformations au niveau des frontières de plaques. Cela n'est pas possible... -
FLUIDE, physique
- Écrit par Étienne GUYON
- 1 356 mots
Les trois états physiques de la matière tels qu'on les enseigne à l'école primaire sont le solide, le liquide et le gaz. L'état fluide rassemble les deux derniers termes, en soulignant leur parenté. Encore faut-il savoir que l'on parle du nom plutôt que de l'adjectif : une huile très visqueuse est...
- Afficher les 12 références
