18.3 : Diagramme contrainte-déformation - Matériaux ductiles

La relation contrainte-déformation dans les matériaux ductiles tels que l'acier de construction ou l'aluminium est complexe et passe par plusieurs étapes. Lorsqu'un échantillon est chargé, il présente initialement une augmentation linéaire de sa longueur, représentée par une ligne droite raide sur le diagramme contrainte-déformation. Cela indique que le matériau se déforme élastiquement et reprendra sa forme originale une fois déchargé. Cependant, lorsqu’une valeur de contrainte critique est atteinte, la déformation plastique commence. Cette étape voit une déformation importante avec une faible augmentation de la charge appliquée, principalement en raison des contraintes de cisaillement facilitant le glissement le long des surfaces obliques du matériau. À mesure que la charge augmente, le diamètre du matériau diminue à un certain point, appelé striction. Après la striction, même un léger incrément de charge qui étire considérablement l'éprouvette peut causer sa rupture.

Dans ce contexte, la limite d'élasticité est la déformation plastique initiant la contrainte. La résistance ultime est la charge maximale que le matériau peut supporter avant la striction, et la résistance à la rupture est la contrainte conduisant à la rupture. Il est intéressant de noter que le diagramme contrainte-déformation de l'acier de construction reste stable après l'élasticité en raison de l'écrouissage, contrairement à l'aluminium, qui voit la contrainte non linéaire augmenter après l'élasticité. Enfin, la ductilité, indiquant une déformation plastique significative avant rupture, est mesurée par le pourcentage d'allongement ou de réduction de la surface de la section transversale. Sous compression, les courbes contrainte-déformation des matériaux ductiles divergent à des déformations élevées car aucune striction ne se produit.