18.4 : Diagramme de contrainte-déformation – Matériaux fragiles

Les matériaux fragiles, notamment le verre, la fonte et la pierre, présentent des caractéristiques uniques. Ils se fracturent sans changement considérable dans leur taux d'allongement, ce qui indique que leur rupture et leur résistance ultime sont équivalentes. De tels matériaux présentent également des niveaux de déformation plus faibles au point de rupture. La rupture des matériaux fragiles résulte principalement de contraintes normales, comme en témoigne la rupture créée le long d'une surface perpendiculaire à la charge appliquée. Ces matériaux ne présentent pas de striction significative. La striction est la réduction locale de la surface transversale sous contrainte. Un aspect intéressant de la plupart des matériaux fragiles est leur résistance ultime en compression plus élevée qu'en traction, principalement en raison de défauts microscopiques comme des fissures ou des cavités qui peuvent affaiblir le matériau sous contrainte de traction mais ont un impact minimal sur sa résistance à la compression.

Le béton, un matériau fragile courant, se comporte différemment sous tension et compression. Le diagramme contrainte-déformation sous tension révèle une plage élastique linéaire jusqu'à la limite d'élasticité, suivie d'une augmentation rapide de la déformation jusqu'à la rupture. En revanche, le béton présente une plage élastique linéaire plus grande sous compression et la rupture ne se produit pas même aux contraintes maximales. Au lieu de cela, la contrainte diminue à mesure que la déformation augmente jusqu'à la rupture. Il est important de noter que le module d'élasticité, indiqué dans la courbe contrainte-déformation par la pente de la section linéaire, reste cohérent en traction et en compression pour la plupart des matériaux fragiles.