Casser ou fluer ? Telle est la question !

Publié par Isabelle le 03/05/2020 à 13:00
Source: CNRS INSU
Comment se fait-il que certains matériaux rompent brutalement, quand d'autres se déforment doucement et de façon ductile ? Pourquoi un même matériau, porté à différentes températures, peut présenter ces deux comportements ? Si cette question est fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'ingénieurs, c'est aussi un point (Graphie) important en sciences de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...): les séismes destructeurs sont souvent générés par la rupture de roches superficielles relativement froides de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques...), plutôt que par celle de roches plus profondes, et donc plus chaudes et plus ductiles. Nous proposons ici une explication physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général...) à ce phénomène.


La rupture fragile et le déformation ductile d'une tablette de chocolat portée à différentes températures (à gauche: plus chaude, déformation ductile, et à droite: plus froide, déformation fragile) © TomVD

Les solides se déforment grâce à la propagation de micro-fissures et de défauts. Ces fractures, quand elles se propagent, dégagent de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !): plus vite elles progressent, plus elles chauffent. Mais en réponse, des fissures dont la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations...) augmente ont tendance à accélérer, car la rupture des liens moléculaires en pointe de rupture est alors favorisée. Le phénomène peut alors s'amplifier, menant à un emballement thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...) dans le processus de fracturation, lorsque la température d'une fissure vient dépasser significativement la température ambiante. Dans le cas contraire, si la chauffe reste limitée, chaque fissure n'accélère que progressivement lorsque le chargement (Le mot chargement peut désigner l'action de charger ou son résultat :) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...) augmente: le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de...) flue et la déformation est ductile. Nous décrivons ainsi la rupture comme une transition de phase (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié provoquée par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ magnétique...).), similaire à celle expliquant la fonte ou le gel de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) par exemple, et qui alors, dépend des propriétés thermiques de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...).

En savoir plus:
Thermal weakening of cracks and brittle-ductile transition of matter: A phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) model.
Tom Vincent-Dospital, Renaud Toussaint, Alain Cochard, Knut Jørgen Måløy, and Eirik G. Flekkøy.
Phys. Rev. Materials 4, 023604 - Published 24 February 2020.

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.023604

Contact:
Renaud Toussaint - IPGS - renaud.toussaint at unistra.fr
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.341 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique