Contrainte

La contrainte appliquée à un matériau est la force par unité de surface appliquée au matériau. La contrainte maximale qu’un matériau peut supporter avant de se rompre est appelée contrainte de rupture ou contrainte ultime de traction.

Traction signifie que le matériau est sous tension. Les forces qui agissent sur lui tentent d’étirer le matériau. La compression signifie que les forces qui agissent sur un objet tentent de l’écraser.

L’équation ci-dessous permet de calculer la contrainte.

stress = contrainte mesurée en Nm-2 ou en pascals (Pa)
F = force en newtons (N)
A = surface de la section transversale en m2

.sectionnelle en m2

Déformation

Le rapport entre l’extension et la longueur initiale est appelé déformation il n’a pas d’unité car c’est un rapport de deux longueurs mesurées en mètres.

déformation = strain il n’a pas d’unité
DL =extension mesurée en mètres
L = longueur d’origine mesurée en mètres

Déformation-.Déformation pour un matériau ductile (comme le cuivre)

• L = la limite de proportionnalité, La loi de Hooke s’applique jusqu’à ce point.
• E = limite élastique, au-delà de ce point, le matériau est étiré de façon permanente et il ne reviendra pas à sa longueur initiale. Le comportement élastique est celui d’un matériau qui revient à sa longueur d’origine, le comportement plastique est celui d’un matériau étiré qui ne revient pas à sa longueur d’origine.
• Y = limite d’élasticité, au-delà de ce point de petites augmentations de la force donnent beaucoup de grandes augmentations de la longueur.
• B = point de rupture / contrainte de rupture, le matériau se casse à ce point.

Graphique de contrainte-déformation pour un matériau fragile (comme le verre)

Énergie de déformation élastique (énergie stockée dans un fil ou un ressort étiré)

L’énergie stockée dans le fil ou le ressort étiré est la surface sous le graphique force-.extension comme on peut le voir dans l’équation ci-dessous.

• E = énergie de déformation élastique en joules (J)
• F = force en newtons (N)
• DL = variation de longueur en mètres (m)

Étirement du caoutchouc

Lorsque le caoutchouc est étiré et relâché, l’énergie est perdue sous forme de chaleur et cela s’appelle l’hystérésis. L’aire entre les deux lignes est l’énergie perdue par unité de volume.

.