Plasticité, fatigue et rupture des matériaux métalliques

Description

Ce manuel traite des comportements en mécanique des structures ou mécanique des solides et se veut une introduction aux modèles mécaniques disponibles lorsque l’on prévoit que le matériau dont est constitué une pièce ou un élément de structure peut subir un certain endommagement du fait du chargement imposé. Cet endommagement peut provenir soit d’une plastification locale et répétée du matériau (fatigue), soit de la présence d’une fissure (observée ou hypothétique). Bien que les méthodes étudiées en mécanique des structures soient orientées vers l’application aux pièces métalliques, elles sont souvent adaptables à d’autres matériaux.

Plasticité, fatigue et rupture des matériaux métalliques, Alain Cardou

Ce manuel n’est plus disponible en version Papier

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380 pages

Les notions nécessaires aux méthodes de calcul en mécanique des structures sont celles de la résistance des matériaux, et celles des théories de l’élasticité et de la plasticité. Bien que l’influence de la température soit mentionnée à l’occasion, l’endommagement par fluage n’est pas abordé, non plus que son interaction avec la fatigue et la propagation de fissure. Les théories générales de l’endommagement faisant appel, par exemple, à la thermodynamique des processus irréversibles ne sont donc pas nécessaires.

Mécanique des structures métalliques – méthodes de calcul

Le point de vue adopté dans ce manuel de mécanique des structures est purement phénoménologique. Celui-ci convient à l’ingénieur cherchant à prédire l’endommagement (déformation permanente ou rupture) du matériau à partir d’un nombre de paramètres aussi restreint que possible, ces paramètres devant être des propriétés standard du matériau généralement disponibles dans les répertoires spécialisés. On s’en tient à des lois empiriques d’endommagement, sans entrer dans les mécanismes qui sont du domaine de la science des matériaux.

Plan du manuel de mécanique des structures

Les connaissances préalables que suppose ce livre de mécanique des structures ne dépassent pas celles d’un cours élémentaire de résistance des matériaux, les trois premiers chapitres portent sur les notions de base d’état de contrainte, de déformation et leur application au calcul des solides élastiques linéaires, principalement ceux qui tombent dans le domaine de l’élasticité plane : pièces minces (état de contrainte plane) et pièces épaisses (état de déformation plane).

Les chapitres 4 à 6 présentent les modèles du comportement plastique, soit élastique – parfaitement plastique, soit avec écrouissage. La plastification peut devenir dommageable lors de charges variables. On fait alors face à un endommagement par fatigue pouvant mener à l’amorçage d’une fissure et à sa propagation jusqu’à la rupture complète du solide considéré. Les chapitres 7 à 11 présentent les méthodes classiques de mécanique des structures développées pour prédire l’endurance d’une pièce sujette à ce type d’endommagement, que ce soit dans le domaine des longues durées (fatigue polycyclique) ou celui des courtes durées (fatigue oligocyclique).

Les méthodes traditionnelles de calcul de mécanique des structures à la fatigue utilisent des modèles empiriques dont l’application est parfois difficile, notamment en ce qui concerne la définition de l’état d’endommagement d’une pièce. La mécanique de la rupture fournit un cadre rationnel à la prédiction du comportement d’un solide fissuré soumis soit à une charge monotone croissante, soit à une charge variable dans le temps. Les chapitres 12 à 20 en présentent les principes de base.

Chacune des sections pourrait faire l’objet d’un cours spécialisé, et chaque chapitre indiquera des titres de monographies sur chacun des sujets en question. L’objectif de ce livre est d’en donner une présentation condensée, mais suffisamment cohérente et pouvant correspondre à la matière d’un cours d’une durée d’un trimestre.

Plasticité, fatigue et ruptures des matériaux mécaniques est un manuel dédié à la mécanique des structures.