Fragilité - Définition

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Fragilité Une substance solide est dite "fragile" si, lorsqu'on lui impose des contraintes mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales (c'est-à-dire sous forme de choc), sa fracture n'exige qu'une faible énergie. Si, en revanche, l'énergie à fournir pour produire la fracture est importante, on dira que la substance est "tenace".

Il y a lieu de bien différencier les notions de ténacité et de résistance mécanique. Pour déterminer expérimentalement la ténacité, on utilise un éprouvette préfissurée. En exerçant sur cette éprouvette un système de forces appropriées, on soumet sa fissure à un mode d'ouverture et on évalue l'énergie élastique libérée par la progression de la fissure. Cette énergie est proportionnelle au carré de la ténacité. La ténacité dépend non seulement des forces de liaison entre les atomes, mais aussi de la contribution d'éventuels phénomènes de dissipation d'énergie: plasticité, microfissuration, changement de phase ... qui ont pour effet d'accroître sensiblement, dans les substances "tenaces", le volume du domaine où, à la pointe de la fissure, les liaisons atomiques s'opposent à sa progression en supportant la contrainte de traction la plus élevée.

La résistance mécanique d'une éprouvette sous charge est la contrainte maximale supportée par l'éprouvette avant fracture. Contrairement à la ténacité qui est une grandeur intrinsèque, la résistance mécanique fait intervenir outre les forces des liaisons atomiques, la forme et les dimensions de l'éprouvette ainsi que son état de surface et le type de sollicitation. On observe par exemple que la résistance mécanique de fibres de verre fraîchement étirées est environ cent fois plus élevée que celle d'objets communs du même verre qui ont subi des abrasions multiples. On améliore la résistance mécanique d'objets faits de matériaux fragiles en introduisant, par des traitements thermiques ou chimiques, des précontraintes de compression en surface.

Rappelons enfin que les filaments en verre, prototype des substances "fragiles", sont couramment utilisés pour renforcer de nombreux polymères ainsi que des ciments.

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