Fluage

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Le fluage ainsi que la relaxation de contraintes sont deux méthodes en quasi-statique de caractérisation d'un matériau ductile.
Le fluage est le phénomène physique qui provoque la déformation irréversible d'un matériau soumis à une contrainte constante (notée σ₀) pendant une durée suffisante. En pratique, lors d'essais de fluage, les éprouvettes sont le plus souvent soumises à une force constante. La contrainte est alors supposée constante, à condition que la variation de la section de l'éprouvette soit très faible. On rappelle que la contrainte est définie comme le rapport d'une force sur une surface.
La déformation (la réponse à la contrainte) ε (t, σ₀) dépend de conditions extérieures à la pièce : temps (t), valeur de la contrainte, température, pression, etc.
Concernant cet essai mécanique, deux cas se présentent :

pour un essai de traction, un poids est imposé à une éprouvette (utilisation d'une masse suspendue) ;
tandis que pour un essai de cisaillement, un couple est imposé.

Pour un matériau viscoélastique, la déformation correspond à l'élasticité instantanée, à l'élasticité retardée et à l'écoulement visqueux.
L'expérience de fluage peut être contrôlée en mesurant la variation de l'éprouvette après avoir retirée la contrainte appliquée. Le matériau a subi une déformation permanente (ou résiduelle) reliée à l'écoulement irréversible. Ce phénomène concerne surtout les fluides viscoélastiques. Plus la durée de la contrainte a été longue, plus la déformation permanente est importante.
Le fluage a pour origine le phénomène de glissement des chaînes macromoléculaires les unes par rapport aux autres, dans le cas d'un polymère.
Pour éviter ce phénomène d'écoulement, il faut diminuer le glissement. Une solution consiste à procéder à la réticulation du polymère, qui créera des liaisons covalentes entre ses chaînes (pontage). La déformation du solide viscoélastique obtenu sera plus faible que celle du matériau fluide.
Quelques exemples pour bien comprendre :

les glaciers s'écoulent sous leur propre poids car la glace flue ;
une pièce métallique chauffée au rouge peut être déformée comme une pâte. En effet, à très haute température, les métaux se comportent comme des fluides viscoélastiques ;
une étagère fléchit après quelques années sous un poids constant ;
une aube de réacteur d'avion est soumise à la force centrifuge ainsi qu'à une température élevée lors du fonctionnement. L'étude du fluage d'aubes de turbine est un problème courant de recherche industrielle.