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Théorie de la plasticité

1950
  • Henri Tresca
  • Richard von Mises
  • Daniel C. Drucker
  • William Prager
Atelier de formage des métaux démontrant les applications de la théorie de la plasticité en mécanique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La plasticité est la théorie décrivant la déformation d'un matériau solide subissant des changements de forme non réversibles en réponse à des forces appliquées. Contrairement à l'élasticité, où la déformation se rétablit à la décharge, la déformation plastique est permanente. La théorie implique un critère d'écoulement pour définir le début de la plasticité, une règle d'écoulement pour décrire l'évolution de la déformation plastique. souche, et une règle de durcissement.

La théorie de la plasticité fournit le cadre d'analyse des matériaux sollicités au-delà de leur limite d'élasticité. La transition entre le comportement élastique et le comportement plastique est régie par un critère de limite d'élasticité, qui définit une surface dans l'espace des contraintes (la surface de limite d'élasticité). Pour les états de contrainte à l'intérieur de cette surface, le matériau se comporte de manière élastique. Lorsque l'état de contrainte atteint la surface, la déformation plastique commence. Les deux critères de limite d'élasticité les plus courants pour les métaux sont les critères de Tresca (contrainte de cisaillement maximale) et de von Mises (énergie de distorsion maximale).

Une fois la déformation plastique atteinte, l'évolution de la déformation plastique est décrite par une règle d'écoulement. La plus courante est la règle d'écoulement associée, qui stipule que l'augmentation de la déformation plastique se produit dans une direction normale à la surface de déformation. Ceci détermine les proportions relatives des composantes de la déformation plastique.

Enfin, une loi d'écrouissage décrit comment la surface de plasticité évolue à mesure que la déformation plastique s'accumule. L'écrouissage isotrope suppose que la surface de plasticité se dilate uniformément dans toutes les directions, ce qui signifie que le matériau… limite d'élasticité L'écrouissage augmente de manière uniforme quelle que soit la direction de la charge. L'écrouissage cinématique, quant à lui, suppose que la surface de plasticité se déplace dans l'espace des contraintes sans que sa taille ne change, ce qui est utile pour modéliser l'effet Bauschinger observé lors de chargements cycliques. Des modèles plus complexes combinent écrouissage isotrope et écrouissage cinématique afin de reproduire fidèlement le comportement réel des matériaux soumis à des chargements complexes. Ces trois composantes – critère de plasticité, loi d'écoulement et loi d'écrouissage – constituent le cœur de la théorie classique de la plasticité.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Mécanique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Théorie de l'élasticité linéaire
  • Observations de déformations permanentes dans les métaux par des artisans et des premiers ingénieurs
  • Les travaux de Coulomb sur le frottement et la mécanique des sols
  • Développement du calcul tensoriel

Applications

  • procédés de formage des métaux tels que le laminage, le forgeage et l'extrusion
  • analyse de résistance aux chocs des automobiles
  • conception de structures pour résister aux tremblements de terre ou aux impacts
  • ingénierie géotechnique pour la modélisation du comportement des sols sous de fortes charges

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • shape-memory alloys with tailored plastic deformation paths for self-actuating devices
  • procédés de fabrication avancés qui utilisent une déformation plastique contrôlée pour induire des contraintes résiduelles bénéfiques
  • modèles de matériaux basés sur l'IA qui apprennent des règles de durcissement complexes directement à partir de données expérimentales
  • métaux auto-cicatrisants qui utilisent l'écoulement plastique pour fermer les microfissures
  • structures absorbant l'énergie pour les engins spatiaux qui reposent sur des mécanismes d'effondrement plastique prévisibles
  • matériaux biomimétiques qui imitent le comportement plastique de l'os pour des implants orthopédiques améliorés
  • modèles informatiques pour la formation planétaire qui simulent l'accrétion par déformation plastique à grande échelle
  • procédés de recyclage qui utilisent des modèles de plasticité pour optimiser le reformage des matériaux de rebut
Voir aussi : plasticité, déformation plastique, critère de rendement, règle d'écoulement, durcissement, von Mises, Tresca, inélastique.

Contexte historique

Théorie de la plasticité

1936-01-01
1938
1940
1950
1950
1950
1950
1933
1937
1940
1947
1950
1950
1950
1950

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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