5) Ductilité
Pour déterminer la ductilité d’une structure, on effectue 2 mesures principales :
- les essais de traction qui mesure l’allongement de la structure avant la rupture et la striction (une réduction du diamètre de la structure) ;
- l’essai mouton de Charpy : effectué sur une éprouvette, elle mesure l’énergie dépensée pour la casser.
Les matériaux doivent être choisis avec beaucoup de vigilance. En effet, on peut voir que certains matériaux ont une très bonne ductilité sur un seul cycle, mais leur résistance se dégrade très rapidement. Aujourd’hui pour savoir si un matériau est ductile, il faut tester ses limites.
Voici quelques exemples de matériaux déjà soumis à ces tests :
- les structures en acier : lorsque leur structure est bien soudée, elle présente une grande ductilité ;
- les structures en béton armé : le risque de rupture du béton limite la ductilité des structures ;
- les structures en maçonnerie, elles, ont une ductilité faible car à partir d’un certain effort, elles s’effondrent rapidement ;
- les structures en bois présentent une ductilité assez faible.
Ces matériaux résistent bien à la traction mais ne supportent pas les cisaillements importants. Il en résulte un domaine d'élasticité dont la forme typique est celle illustrée ci-dessous :
Ce type de matériau peut rapidement devenir « plastique », c'est-à-dire présenter une déformation permanente.
On prend l'exemple d'un acier et on considère le dépassement du domaine élastique. Le graphique ci-dessous illustre schématiquement l'évolution de la contrainte en fonction de la déformation :
OA : zone d'élasticité (linéarité et réversibilité) ;
AB : limite élastique (allongement sans augmentation de la contrainte)
BC : zone de plasticité (non-linéarité et irréversibilité) ;
PO' : décharge après dépassement de la zone élastique ;
OO' : allongement résiduel (en rechargeant, le domaine d'élasticité est augmenté : on parle alors d'écrouissage) ;
C : striction (déformation rapide avec diminution de la contrainte).
On voit ici qu’un acier dur (trempé) ne présente pas de palier d'écoulement et qu’un matériau cassant ne présente pas de zone de plasticité.
