Qu'est-ce que la limite élastique?
La limite d'élasticité d'un matériau est une considération importante dans l'ingénierie et la conception civile, mécanique et aérospatiale. La limite élastique, également appelée limite d'élasticité, est la limite supérieure de la contrainte qui peut être appliquée à un matériau avant qu'il ne se déforme de façon permanente. Cette limite est mesurée en livres par pouce carré (psi) ou en Newton par mètre carré, également appelé pascals (Pa).
La limite d'élasticité est fonction de l'élasticité d'un matériau. L'élasticité est la capacité d'un matériau à retrouver sa forme ou ses dimensions d'origine après le retrait d'une charge ou d'une contrainte. Tous les matériaux se déforment lorsqu'une contrainte ou une charge est appliquée. La contrainte est une mesure de la quantité de déformation qui se produit lorsqu'un matériau est soumis à une contrainte.
La déformation élastique se produit lorsqu'un matériau est exposé à de faibles contraintes. Il disparaîtra une fois le stress éliminé et le matériau retrouvera son état d'origine. La déformation plastique se produira à des contraintes supérieures à la limite élastique. Un matériau soumis à une contrainte plastique ne récupérera pas complètement et ne retrouvera plus ses dimensions d'origine une fois la contrainte éliminée.
Cette propriété peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'une source. Si un poids est suspendu à l'une des extrémités d'un ressort, l'extrémité opposée étant fixée, il prolongera le ressort. Si une petite quantité de poids est appliquée puis retirée, le ressort reprendra sa longueur initiale. Si trop de poids est appliqué sur le ressort, celui-ci se déformera de manière permanente et ne retrouvera pas sa longueur initiale une fois le poids retiré. Le ressort a subi une déformation plastique car la contrainte due au poids dépassait la limite élastique.
Les matériaux ont une relation mesurable entre la contrainte appliquée et la déformation résultante. Cette relation peut être représentée dans une courbe contrainte-déformation. La pente de la courbe contrainte-déformation reste constante dans la région où se produit la déformation élastique. La limite élastique est le point où la contrainte appliquée provoque un début de déformation permanente et où la pente de la courbe contrainte-déformation change.
Tous les matériaux n'ont pas de limite élastique. La ductilité est une mesure de l'ampleur de la déformation permanente avant la rupture complète. Les matériaux ductiles, comme l'acier et le laiton, subiront une grande quantité de déformation plastique avant la survenue de la défaillance ultime. Les matériaux fragiles, comme le verre et le béton, présenteront peu ou pas de déformation plastique et une défaillance complète se produit souvent immédiatement après qu'une valeur critique de contrainte a été atteinte. Pour cette raison, les matériaux fragiles n'ont généralement pas de limite d'élasticité.