Quel est le module en vrac?
Les matériaux peuvent généralement être comprimés lorsqu'ils sont soumis à des pressions externes appliquées sur leurs surfaces. La réduction du volume d'un matériau sous une pression donnée varie grandement d'un matériau à l'autre. Les gaz sont généralement plus facilement compressés sous pression, tandis que les solides peuvent être compressés relativement peu et avec beaucoup de difficulté. Le module en vrac est une propriété du matériau indiquant le degré de résistance d'un matériau à la compression. On peut également y faire référence par un certain nombre d'autres termes tels que module d'élasticité dans le volume, module de compression, etc.
Une façon de penser est comme l'inverse de la compressibilité. Un fort module d'élasticité pour un matériau indique une résistance relativement élevée à la compression, ce qui signifie qu'il est difficile à comprimer. Une valeur faible indique une résistance relativement faible à la compression, ce qui signifie que le matériau est relativement facile à comprimer. Par exemple, le module de masse de l'acier est supérieur de plusieurs ordres de grandeur à celui de l'air, qui peut être compressé relativement facilement avec un compresseur d'air.
Les valeurs du module de masse d'un matériau varient en fonction de facteurs tels que la température de ce matériau ou la quantité d'air qui y est mélangée. Au fur et à mesure que le matériau se réchauffe, son volume augmentera généralement, ce qui se traduira par une structure physique plus ouverte et plus facile à comprimer. L'air emprisonné dans un matériau affecte également la structure physique d'un matériau, affectant ainsi son module de volume.
Certains fluides, tels que l'eau ou les fluides hydrauliques, sont parfois appelés par hasard "fluides incompressibles". Cela n’est pas strictement exact, mais du fait de leurs compressibilités relativement faibles, le module de masse peut être ignoré dans certains calculs techniques. Dans certaines circonstances, cependant, comme dans certaines situations de forte pression, il doit être pris en compte pour garantir une conception et un fonctionnement correct du système.
Par exemple, les performances des équipements hydrauliques sous très haute pression peuvent être dégradées si le module de volume du fluide hydraulique n'est pas pris en compte dans la conception du système. Cela s'explique par le fait que de l'énergie est dépensée pour comprimer le fluide hydraulique plutôt que d'aller directement vers le travail effectué par l'équipement. Le fluide dans le système doit être compressé au point de résister à toute compression supplémentaire avant que l'équipement et la charge ne subissent une action. Le détournement d'énergie de la tâche principale peut affecter la position de l'équipement, la puissance disponible pour le fonctionnement auquel il est destiné, le temps de réponse, etc.
Le module de masse est moins souvent une caractéristique intéressante en ce qui concerne les solides car ils sont généralement extrêmement difficiles à comprimer, mais il est pertinent dans certaines circonstances. La vitesse à laquelle le son traverse un solide dépend en partie du module de volume du matériau. La quantité d'énergie qui peut être stockée dans un solide est également liée à cette propriété. Elle est donc pertinente pour l'étude des tremblements de terre et des ondes sismiques.
En tant que fonction mathématique, cette propriété matérielle est exprimée par le rapport entre la pression appliquée et le changement de volume de la substance par unité de volume. Cela donne une valeur exprimée dans les mêmes unités que celles utilisées pour exprimer la pression car les unités de volume s'annulent. Sous forme graphique, il s'agit de la pente de la courbe formée en traçant les pressions appliquées à un matériau par rapport aux volumes spécifiques correspondants du matériau à ces pressions.