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La limite de proportionnalité est le point sur une courbe contrainte-déformation où la région de déformation élastique linéaire passe à une région de déformation plastique non linéaire. En d’autres termes, la limite de proportionnalité détermine la plus grande contrainte directement proportionnelle à la déformation. Le point de transition peut être calculé par une variation de pourcentage spécifiée de la pente. Étant donné que la limite de proportionnalité n’est pas exigée par de nombreuses normes d’essai, elle est souvent utilisée à des fins pédagogiques plutôt que dans la pratique par l’industrie des essais de matériaux.

En quoi la limite de proportionnalité est-elle différente de la limite élastique ?

La limite élastique est la plus grande contrainte qui peut être appliquée à un matériau sans provoquer de déformation plastique (permanente). Pour de nombreux matériaux, la limite élastique est équivalente ou presque équivalente à la limite de proportionnalité. Pour d’autres matériaux, tels que les élastomères, la relation contrainte-déformation est non linéaire et le matériau se trouvera toujours dans sa région élastique longtemps après avoir dépassé sa limite de proportionnalité. La limite élastique est essentiellement une valeur théorique difficile à déterminer à l’aide d’une machine d’essai universelle, et c’est pourquoi elle est principalement utilisée à des fins pédagogiques plutôt que dans la pratique par l’industrie des essais de matériaux.

En quoi la limite de proportionnalité est-elle différente de la limite d’élasticité ?

Semblable à la limite élastique, la limite d’élasticité d’un matériau peut également se produire au-delà de la limite de proportionnalité du matériau. Contrairement à la limite élastique, la limite d’élasticité sur une courbe contrainte-déformation a été définie par les normes d’essai ASTM et ISO. Selon le comportement contrainte-déformation du matériau à la limite d’élasticité, un calcul de limite d’élasticité préféré est spécifié par la norme choisie. Par exemple, les normes d’essai des métaux (ASTM E8 ou ISO 6892) ont normalisé un décalage de limite d’élasticité de 0,2 %, ce qui permet à l’industrie des métaux d’évaluer objectivement différents métaux les uns par rapport aux autres. La courbe contrainte-déformation ci-dessous illustre la différence entre la limite de proportionnalité (variation de 4 % de la pente) et le point de décalage de limite d’élasticité de 0,2 % dans un essai de métaux.

Pour simplifier les essais, les utilisateurs de Bluehill Universal peuvent utiliser les méthodes d’essai guidées afin de fournir aux opérateurs du système des instructions personnalisées, étape par étape, tout au long du processus d’essai. Les utilisateurs peuvent être invités à saisir des paramètres d’essai essentiels tels que le nom de l’opérateur, le numéro de lot, la mesure de l’échantillon et les notes relatives à l’échantillon avant ou après l’essai. Des instructions détaillées et des images peuvent être ajoutées aux écrans d’invite pour montrer à un utilisateur comment l’essai doit être configuré, ce qui contribue à assurer la cohérence de la procédure d’essai entre plusieurs opérateurs. Les méthodes d’essai guidées peuvent être utiles dans les environnements où il peut y avoir plusieurs opérateurs d’essai ayant différents niveaux d’expérience.

Segment d’essai où la traverse se déplace pour faire effectuer des cycles à l’éprouvette entre des limites spécifiées avant le début d’un essai. Les données sont capturées pendant le segment de précyclage, mais ne sont pas utilisées pour l’analyse ultérieure.

Le coefficient de Poisson est le rapport de l'expansion le long d'un axe à la contraction le long de l'axe opposé lorsqu'un matériau est soumis à des forces de traction ou de compression. L'application d'une déformation de traction à un élastique, par exemple, provoque son allongement axial et sa contraction dans la direction transversale, en s'amincissant tout en s'allongeant simultanément. L'application de forces de compression à une balle en caoutchouc entraînera la dilatation latérale du matériau le long de son axe transversal lors de sa contraction longitudinale. Le coefficient de Poisson est simplement une expression de cette relation entre les déformations axiales et transversales.

L'équation de calcul du coefficient de Poisson est donnée par ν=(-ε_trans)/ε_axial. La déformation transversale (ε_trans) est mesurée dans la direction perpendiculaire à la force appliquée, et la déformation axiale (ε_axial) est mesurée dans la direction de la force appliquée. Dans la région élastique d'un échantillon donné, le coefficient de Poisson est essentiellement constant et est l'opposé du rapport de la déformation transversale à la déformation axiale correspondante résultant d'une contrainte axiale uniformément répartie en dessous de la limite de proportionnalité du matériau.

Pour un essai de traction, la déformation transversale est considérée comme une déformation latérale négative dans un échantillon, tandis que la déformation axiale est considérée comme une déformation longitudinale positive. Ces valeurs sont inversées pour un essai de compression. Le coefficient de Poisson n'est pas exprimé en unités et est généralement positif, car tous les matériaux courants subissent un rétrécissement de leur section transversale lors des essais de traction. La plupart des matériaux ont un coefficient de Poisson compris entre 0 et 0,5, les matériaux très élastiques comme le caoutchouc ayant généralement un coefficient de Poisson d'environ 0,5. La plupart des métaux, comme l'acier inoxydable, ont généralement un coefficient de Poisson d'environ 0,3. Le liège, cependant, a un coefficient de Poisson de pratiquement 0, ce qui signifie que le liège présente peu ou pas de déformation latérale lorsqu'il est soumis à une charge axiale, et inversement, ce qui en fait le candidat idéal pour sceller les bouteilles de vin.

Lors des essais d'échantillons selon une norme, celle-ci prévoit généralement une plage de déformation axiale dans laquelle le coefficient de Poisson doit être calculé. Ceci afin que le coefficient de Poisson soit déterminé dans la région élastique du matériau. Lors des essais conformément à la norme ASTM D638, par exemple, le coefficient de Poisson doit être calculé entre 0,05 et 0,25 % de déformation axiale. Le coefficient de Poisson est principalement utilisé par les ingénieurs pour identifier la quantité dont un matériau peut être étiré ou comprimé avant de se rompre. Ceci est couramment utilisé dans la conception de nouvelles structures car il permet aux ingénieurs de tenir compte des changements dimensionnels attendus d'un matériau donné lorsqu'il est soumis à une charge.