Stades du fluage – Primaire – Secondaire – Tertiaire – Définition

Le fluage, également connu sous le nom d’écoulement à froid, est la déformation permanente qui augmente avec le temps sous une charge ou une contrainte constante. Il résulte d’une exposition prolongée à des contraintes mécaniques externes importantes avec une limite d’élasticité et est plus sévère dans les matériaux soumis à la chaleur pendant une longue période. Le taux de déformation est fonction des propriétés du matériau, du temps d’exposition, de la température d’exposition et de la charge structurelle appliquée. Le fluage est un phénomène très important si nous utilisons des matériaux à haute température. Le fluage est très important dans l’industrie de l’énergie et il est de la plus haute importance dans la conception des moteurs à réaction. Pour de nombreuses situations de fluage à durée de vie relativement courte (par exemple, aubes de turbine dans les avions militaires), le temps de rupture est la considération de conception dominante. Bien entendu, pour sa détermination, des essais de fluage doivent être menés jusqu’au point de rupture; on parle alors d’essais de rupture par fluage.

Étapes du fluage

Comme on peut le voir sur la figure, le fluage dépend du temps et passe par plusieurs étapes:

• Fluage primaire. Au stade initial, ou fluage primaire, ou fluage transitoire, le taux de déformation est relativement élevé, mais diminue avec l’augmentation du temps et de la déformation en raison du fait que le matériau connaît une augmentation de la résistance au fluage ou de l’écrouissage. Ceci est suivi d’un fluage secondaire (ou en régime permanent) au stade II, lorsque la vitesse de fluage est faible et que la déformation augmente très lentement avec le temps.
• Fluage secondaire. Pour le fluage secondaire, parfois appelé fluage en régime permanent, le taux est constant, c’est-à-dire que le tracé devient presque linéaire. La vitesse de déformation diminue jusqu’à un minimum et devient presque constante au début de l’étape secondaire. Cela est dû à l’équilibre entre l’écrouissage et le recuit (adoucissement thermique). Cette étape de fluage est la mieux comprise. Le fluage en régime permanent est souvent la phase de fluage la plus longue. Aucune résistance du matériau n’est perdue au cours de ces deux premières étapes de fluage. En ingénierie des matériaux, le paramètre le plus important d’un essai de fluage est peut-être la pente de la partie secondaire de la courbe de fluage (ΔP/Δt). C’est le paramètre de conception technique qui est pris en compte pour les applications à longue durée de vie. Ce paramètre est souvent appelé taux de fluage minimum ou régime permanent.
• Fluage tertiaire. En fluage tertiaire, il y a accélération de la vitesse et éventuellement rupture ultime. Le taux de déformation augmente de manière exponentielle avec la contrainte en raison de phénomènes de striction ou de fissures, cavités ou vides internes qui diminuent la surface effective de l’échantillon. Tout cela conduit à une diminution de la section efficace et à une augmentation de la vitesse de déformation. La force est rapidement perdue à ce stade tandis que la forme du matériau est modifiée de façon permanente. L’accélération de la déformation par fluage dans l’étape tertiaire conduit finalement à la rupture, qui est fréquemment appelée rupture et résulte de changements microstructuraux et/ou métallurgiques.

1. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
2. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
4. En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. Gonzalez-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

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