Limite d’élasticité
Qu’est-ce que la limite d’élasticité ?
La limite d’élasticité, également appelée limite de déformation élastique, correspond à la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter lors d’un essai de traction uniaxiale sans subir de déformation plastique permanente. Autrement dit, le matériau se déforme sous l’effet de la charge, mais retrouve sa forme et ses dimensions initiales une fois la contrainte supprimée.
Lorsque la limite d’élasticité est dépassée, le matériau ne revient plus entièrement à son état d’origine après déchargement. Une déformation permanente, dite plastique, subsiste alors.
La limite d’élasticité est généralement déterminée au moyen d’un essai de traction.
Limite d’élasticité et acier
Pour les aciers faiblement alliés ou non alliés, la limite d’élasticité ne peut pas toujours être déterminée avec précision en raison de l’effet Cottrell. On parle alors de limite d’élasticité marquée.
Dans ce cas, on distingue généralement :
la limite d’élasticité supérieure, correspondant à la contrainte à laquelle le matériau commence à se déformer plastiquement ;
la limite d’élasticité inférieure, qui représente la plus faible contrainte observée pendant la phase de déformation plastique.
Après l’apparition de la limite d’élasticité supérieure, la contrainte diminue momentanément tandis que la déformation augmente rapidement. La valeur minimale atteinte correspond à la limite d’élasticité inférieure.
Ce phénomène s’explique par le décrochage des dislocations piégées par les atmosphères de Cottrell. Une fois libérées, les dislocations peuvent se déplacer avec une énergie moindre, ce qui favorise la déformation plastique du matériau. La limite d’élasticité inférieure est également associée à l’apparition du phénomène de Lüders, caractérisé par une déformation localisée qui se propage dans le matériau.
Expression de la limite d’élasticité
La limite d’élasticité s’exprime en mégapascals (MPa).
Dans la pratique industrielle, on utilise souvent la limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % (Rp0,2) plutôt que la limite d’élasticité proprement dite. Cette valeur peut être déterminée de manière claire et reproductible à partir d’une courbe contrainte-déformation.
La limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % correspond à la contrainte mécanique pour laquelle, après déchargement, l’allongement permanent de l’éprouvette atteint précisément 0,2 % de sa longueur initiale.
L’origine de ce phénomène est liée au détachement des dislocations des atomes étrangers présents dans la structure cristalline du matériau.
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