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Chapitre4 CHAPITRE Rupture rapide ténacité et fatigue Introduction Il ne suffit pas de dimensionner une pièce en limitant les déformations et l'écoulement plastique qui peuvent s'y développer Un autre phénomène connu sous le nom de rupture rapide peut sur

CHAPITRE Rupture rapide ténacité et fatigue Introduction Il ne suffit pas de dimensionner une pièce en limitant les déformations et l'écoulement plastique qui peuvent s'y développer Un autre phénomène connu sous le nom de rupture rapide peut survenir et conduire à la ruine de manière catastrophique Ce phénomène a beaucoup été observé dans le cas des structures soudées telles que les bateaux les ponts les tuyaux et enceintes pressurisés La rupture se caractérise à chaque fois par la présence d'une fissure qui se propage à la vitesse du son dans le milieu La fissure initiale peut être le résultat d'une opération de soudage imparfaitement réalisée Au moment de la rupture la fissure atteint un régime instable de croissance et commence à se développer et à se propager très rapidement Ce phénomène est extrêmement dangereux car il se produit à des niveaux de contraintes qui sont bien inférieures à la limite de plasticité du matériau Critère de l'énergie pour la propagation des fissures En gonflant un ballon en caoutchouc l'énergie est graduellement stockée sous la forme d'une énergie de déformation due d'une part à la compression de l'air contenu dans le ballon et d'autre part à l'extension membranaire de sa paroi En appliquant une aiguille sur la ballon celui-ci explose et toute l'énergie stockée est libérée spontanément La membrane du ballon rentre ainsi en ruine par propagation rapide de la fissure initiale crée par l'aiguille et ce même si la tension qui y régnait était très inférieure à la limite d'élasticité déformations purement élastiques de la paroi Si maintenant on applique une aiguille sur un système qui contient moins d'énergie que le ballon précédent ballon partiellement gonflé la fissure créée ne se propage pas et l'on se trouve dans un domaine stable Si on gonfle à partir de cet état le ballon on peut éventuellement atteindre une pression qui fait exploser à nouveau le ballon Cette pression définit une pression critique qui fait spontanément exploser le ballon Elle permet à la fissure de se propager rapidement et constitue donc la limite entre l'état stable de la fissure et son état instable qui entra? ne la ruine Si l'on veut dans le cas du ballon partiellement gonflé pour lequel la fissure se trouve dans un état stable faire augmenter la taille de la fissure disons d'un mm on doit exercer sur la paroi du ballon une force de traction afin d'augmenter la surface globale de la fissure Cette opération consomme une quantité d'énergie qui est égale à l'énergie de tension par unité d'aire nécessaire pour la fissuration multipliée par l'aire de la fissure créée Si le travail effectué par la pression dans le gaz plus l'énergie libérée par la membrane du ballon est inférieure à l'énergie nécessaire pour la propagation de la fissure le développement de la fissure ne peut se produire En gonflant davantage le ballon on peut bien sûr augmenter la quantité d'énergie stockée et atteindre éventuellement le point o? l'énergie pouvant être libérée est bien plus grande que l'énergie