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Limite d’élasticité, supérieure et inférieure

Que décrit la limite d’élasticité?

La limite d’élasticité Re (yield strength) est une caractéristique matériau et est déterminée à l’aide de l’essai de traction (par exemple, conformément à la norme ISO 6892 (pour matériaux métalliques) ou conformément à la norme ISO 527 (pour plastique et composites)). La limite d'élasticité est indiquée en MPa (Megapascal) ou N/mm².

Une limite d’élasticité supérieure ReH et une limite d’élasticité inférieure ReL peuvent être fréquemment déterminées.

La limite d'élasticité supérieure est la contrainte jusqu'à laquelle aucune déformation plastique permanente ne se produit sur un matériau soumis à une contrainte de traction. Bien que le matériau se déforme, il reprend sa forme initiale une fois la contrainte de traction supprimée. Lorsque la limite d'élasticité supérieure a été dépassée, la déformation de l’éprouvette devient permanente; lors de l'essai de traction, l'éprouvette est allongée.

Le rapport des limites d’élasticité peut être calculé à partir de la limite d’élasticité Re et de la résistance à la traction Rm
Re / Rm

Le rapport d’élasticité est une mesure de l’écrouissage (strain hardening) jusqu’à la résistance à la traction. Le rapport de limite d'élasticité indique par conséquent la marge de contrainte de traction disponible pour la conception jusqu'à une rupture clairement établie.

La limite d'élasticité des matériaux est souvent peu prononcée et ne peut en conséquent être clairement déterminée dans l'essai de traction. Dans ces cas, on détermine alors ce que l'on appelle les limites d'élasticité équivalentes ou yield strength. En règle générale, la limite d'élasticité est déterminée à 0,2 % de déformation plastique, d'où la désignation de la valeur caractéristique avec Rp 0,2.

Limite d’élasticité supérieure ReH

La limite d’élasticité supérieure ReH est la plus grande contrainte avant sa première chute significative. À ce stade, le matériau se déforme plastiquement. Lorsque la limite d'élasticité est très prononcée, le matériau commence à fluer et la contrainte diminue légèrement, mais la déformation continue à croître. La contrainte de traction la plus faible pendant le fluage correspond à la limite d'élasticité inférieure ReL. Cet effet se produit exclusivement avec des aciers non alliés ou faiblement alliés.

La limite d'élasticité supérieure est la contrainte de traction maximale avant le fluage et est définie comme suit par la norme ISO 6892-1 sur l’essai de traction sur matériaux métalliques: Après approche de la contrainte maximale, une réduction de contrainte de 0,5 % au moins et un fluage ultérieur de 0,05 % au moins doivent se produire sans que la contrainte de traction ne dépasse à nouveau la limite d'élasticité supérieure.

Calculer la limite d'élasticité supérieure

La limite d'élasticité supérieure ReH est déterminée à partir du diagramme de contrainte-déformation de l’essai de traction:

Limite d’élasticité supérieure ReH = Force maximum à la limite d’élasticité supérieure FeH / Section initiale de l’éprouvette S0

Limite d’élasticité inférieure ReL

La limite d’élasticité inférieure ReL est la plus petite contrainte dans la plage de fluage du matériau suivant la limite d’élasticité supérieure ReH, les phénomènes transitoires (dus par exemple à une variation de force) n'étant pas pris en compte.

Si aucune limite d'élasticité supérieure ne devait être reconnue (chute de force inférieure à 0,5%) ou lorsque l’écoulement s’effectue à force constante sur une plus grande plage, la valeur de contrainte obtenue est généralement appelée limite d'élasticité Re.

Calculer la limite d'élasticité inférieure

La limite d'élasticité inférieure ReL est déterminée à partir du diagramme de contrainte-déformation de l’essai de traction: 

Limite d’élasticité inférieure ReL = Force à la limite d’élasticité inférieure FeL / Section initiale de l’éprouvette S0

Qu’est ce que la limite d’élasticité minimale?

La limite d’élasticité minimale correspond d'une part à la valeur de la limite d'élasticité minimale, qui est approchée ou dépassée de manière stable pour un matériau déterminé avec un traitement thermique approprié, et d'autre part à contrainte de traction maximale, qui servira de base à la conception de composants et structures de support, afin d’éviter une déformation permanente pendant l'utilisation prévue des composants et structures de support.

La limite d'élasticité minimale devient ainsi la valeur minimale à atteindre pour le fournisseur, la valeur maximale à ne pas dépasser pour la conception.

Que signifie la limite d'élasticité pour l’acier?

La limite d'élasticité signifie la fin du comportement élastique du matériau et le début du comportement plastique. Cela signifie que lorsque la limite d'élasticité est dépassée, le matériau est déformé de manière irréversible, c'est-à-dire qu'il est déformé de manière permanente.

De manière générale, les composants et assemblages ne peuvent plus être utilisés en toute sécurité lorsque la limite d'élasticité est dépassée, même localement ou partiellement.

Qu’est ce que la limite d’élasticité conventionnelle Rp0,2?

La limite d’élasticité à Rp0,2 est la contrainte de traction dans l'essai de traction uniaxiale, pour laquelle la déformation plastique de l'extensomètre correspond à une portion (en %) de L0 de l'extensomètre de 0,2 %.

Les matériaux laminés ou formés à froid n’ont pas de limite d'élasticité prononcée. Une limite d’élasticité à 0,2 % (Rp0,2) est plus généralement déterminée et spécifiée pour ces matériaux. Cette limite d’élasticité à 0,2 % peut être clairement déterminée à partir du diagramme contrainte-déformation (ce qui n'est pas toujours le cas avec la limite d'élasticité supérieure).

La limite d’élasticité à 0,2 %, est la contrainte à laquelle l'éprouvette présente un allongement permanent de 0,2 %, donc irréversible (sur la base de la longueur initiale de l'éprouvette).

Informations supplémentaires sur l’essai de traction

Résistance à la traction

La résistance à la traction est déterminée en essai de traction comme contrainte de traction mécanique maximale.
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Essai de traction

L'essai de traction sert à caractériser la résistance et le comportement en déformation sous contrainte de traction.
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Essai de traction ISO 6892-1

Description de l’essai de traction sur matériaux métalliques ISO 6892 et ASTM E8.
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Essai de traction

ISO 527-1, ISO 527-2, ASTM D 638
Essai de traction sur thermodurcissables: ISO 527-1/-2 et/ou ASTM D 638: Contrainte de traction, allongement, module de traction, point d'élasticité, point de rupture, Coefficient de Poisson. Découvrez notre gamme de produits dédiés à l’essai
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Machines d’essai pour la détermination de la limite d'élasticité

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