Énergie de rupture


Énergie de rupture

Énergie de rupture

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L'énergie de rupture est l'énergie nécessaire à rompre une pièce selon une section unité. Elle s'exprime en général en joules par centimètre carré (J/cm²).

On utilise parfois le terme résilience, mais ce terme est une propriété générale qui peut aussi s'exprimer par un autre paramètre, la ténacité ou facteur d'intensité de contrainte critique KIC.

Sommaire

Résilience des aciers

Norme

Pendant longtemps, il y a eu en France deux normes distinctes pour l'essai de résilience Charpy de l'acier[1] et l'essai de flexion par choc de l'acier sur éprouvette bi-appuyée (entaille en V)[2]. Depuis octobre 1990, il n'y a plus qu'une seule norme, valable dans toute l'Union européenne, Matériaux métalliques – Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy[3]. À l'occasion de la procédure de révision périodique, cette norme a été confirmée récemment. Son texte est à la base de la norme internationale ISO 148-1. On peut aussi citer la norme ASTM E23-96 qui, en plus de l’essai Charpy classique, décrit l’essai de résilience Izod. La figure 1 représente la géométrie de ces deux types d’essai. Dans l’essai Izod, l’éprouvette a une longueur de 75 mm (au lieu de 55 mm pour l’éprouvette Charpy) et l’entaille en V est pratiquée à 28 mm de l’une des extrémités. L’autre extrémité est encastrée verticalement jusqu’au niveau de l’entaille (d’où la désignation de cantilever-beam). Un couteau de choc spécial vient frapper la face entaillée à l’extrémité libre. Cet essai n’est pas pratiqué en Europe.


Essai de résilience [4]

L'essai Charpy, encore communément appelé l'essai de résilience, a eu 100 ans en 2001. Dès l'origine, il s'agissait de caractériser le comportement des métaux dans un essai de flexion par choc sur barreaux entaillés. Georges Charpy a contribué à rendre l'essai quantitatif et reproductible et a développé la machine d'essai correspondante. Les moutons-pendules actuels sont toujours construits sur le modèle décrit par Charpy en 1904, avec quelques variantes il est vrai.

Officiellement le terme de résilience est réservé à l'énergie de rupture obtenue avec une éprouvette à entaille en U et divisée par la section sous entaille. Après avoir été exprimée en kg.m/cm2, elle a été notée KCU et exprimée en J/cm2. Actuellement, cette notion et cette notation sont complètement abandonnées au profit de la notion d'énergie de rupture, une manière abrégée de désigner l' énergie absorbée par la rupture en flexion par choc sur éprouvette Charpy.

Certains puristes voulaient réserver l'appellation Charpy à l'éprouvette avec entaille en U, mais les normes actuelles considèrent que cette appellation s'applique aussi bien aux éprouvettes avec entaille en U qu'en V. Malgré cela, parler de résilience quand il s'agit d'une valeur en joules obtenue avec une éprouvette entaillée en V est un abus de langage. Pour éviter tout malentendu il vaut donc mieux renoncer à employer le terme de résilience. C'est loin d'être le cas dans la pratique, où du fait de la généralisation de l'essai sur éprouvette à entaille en V, on parle encore beaucoup d'essai de résilience Charpy V et de résilience KV. Pour réconcilier les « anciens » et les « modernes », on peut considérer que la résilience est une qualité de l'acier, dont le synonyme était la ténacité avant l'avènement de la mécanique de la rupture, et que sa mesure est l'énergie de rupture.

Une éprouvette entaillée est placée sur deux appuis. Le pendule est lâché d’une hauteur déterminée de façon à frapper l’éprouvette avec une vitesse entre 1 et 4 m/s. La hauteur de remonté du pendule après le choc permet de déterminer l’énergie nécessaire pour rompre l’éprouvette.

Eprouvette Charpy normalisée
Essai Charpy

Voir aussi

Notes

  1. NF A 03-56, novembre 1978
  2. NF A 03-161, juin 1978
  3. NF EN 10045-1, indice de classement A 03-011
  4. D’après le Courrier technique de l’OTUA n°64
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