CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES SLR LES SOLIDES NATURELS
rt'prés<*nteraieiit une niovnino de relies relaliNes aux clixers éléuients constitutifs du corps naturel.
Tant que les forces extérieurt^s sont petites, les valeurs extrêmes cK's actions moléculaires peuvent ne pas s'écarter beaucoup de la valeur moyenne qui correspondrait à Thypothèse dc^rhomogénéité. Mais supposons que l(^s forces extérieures aillent en croissant Indéfiniment. La limite de rupture à partir de laquelle il y a séparation des molécules conliguës sera atteinte tout d'abord dans les points où Faction molécrulalre passe par des maxinia et où Tadliércnce mutuelle des molécules est la plus faible, c'est-à-dire sur les surfaces de séparation (b's particules de nature diflerente*. Il y aura sur ces points fie y)etiles ruj>lures et ces ruptures partielles seront définitives, modifiant d'une manière définitive la constitution du corps.
La limite d'élasticité des nuitériaux qui défiuil la limite à partir de laquelle la matière est altérée pourrait ainsi correspondre au début de la période de désagrt'gation des différents éléments constituant la matière liétérogène.
Ces considérations sont confirmées pour le.s métaux tels que le fer et l'acier, par les propriétés nouvelles qu'ils acquièrent lorsque la limite d'élasticité v a été dépassée et que la déformation permanente y est devenue appréciable sur queUpu's points. On dit alors que le métal est rcroui.
Le métal écrouiest devenu l>eauc(mp plus attaquableaux acides, et beaucoup plus oxydable à l'air humide, ce (jui semble impliquer l'existence de fissures imperceptibles où pénètrent les liquides corri>sifs et l'air.
Quand on abandonne à l'air une plaque de blindage soumise à lies essais de tir au cancm, on voit souvent apparaître au bout de quelques jours des sillons de rouille dessinant des spirales se coupant à angle droit. Ces sillons sont l'indice d'un écrouissage et il est vraisemblable qu'ils correspondent à des fissures imper<'e|>tibles, mais favorisant la production de la rouille.
Des phénomènes du même genre s'observent sur des tôles poinçcmnéès, cisaillées ou martelées à froid, ou sur la surface extérieure iles tubes mandrinés à l'intérieur (expériences de Hartmann).
En ployant alternativement dans un sens et dans l'autre une barre de tvr on parvient assez rapidement à la casser, et cela sous
un effort inférieur à celui qui serait nécessaire pour produire d'un seul coup une rupture. Il suffit que l'effet soit tel qu'il détermine chaque fois une déformation permanente, c'est-à-dire qu'il fasse dépasser la limite d'élasticité en quelques points.
Il résulte de ces considérations qu'il faut s'abstenir avec soin de faire travailler les matériaux de construction au delà de la limite d'élasticité, parce qu'il se produit alors en eux une rupture d'équilibre moléculaire et un commencement de désag^régation.
Actions moléculaires latentes. Fragilité. La jirudence est
encore plus commandée lorsque Ton a affaire à des matériaux qui, comme la fonte ou certains matériaux pierreux, ne présentent pas de période de semi-élasticité bien marquée et dont la limite de rupture suit d'assez près la limite d'élasticité.
On a quelque raison de penser que cette rapidité de la rupture définitive au delà de la limite d'élasticité est l'indice d'actions moléculaires latentes existant entre certains éléments à leurs surfaces de contact. Au moment où la limite d'élasticité est dépassée et où commencent certaines ruptures locales, ces actions latentes peuvent intervenir pour les aggraver ou les précipiter.
On a de nombreux exemples de pareilles actions latentes.
Par exemple, si deux matières inégalement fusibles sont intimement mélangées, en se. refroidissant l'une d'elles, la moins fusible, se solidifiera d'abord sous forme de grains isolés dans le liquide constitué par l'autre. Celui-ci se solidifiant à son tour comprimera pendant sa période de reirait les grains de la première matière.
On a un phénomène analogue quand un corps hétérogène passe de l'état liquide à l'état solide par voie de cristallisation successive de ses éléments.
Des actions latentes peuvent encore se manifester sans changement d'état, par le seul fait d'un changement de température, quand les éléments constitutifs sont inégalement dilatables. C'est ainsi qu'on explique la ^lésagrégation rapide de certains granits à gros grains.
On peut même obtenir des actions latentes particulièrement énergiques quand on fait varier rapidement la température de certaines parties des corps. On transforme certains granits en une masse friable en les étonnant^ c'est-à-dire en les plongeant
CONSIDERATIONS GENERALES SUR LES SOLIDES NATURELS. 6l
dans rea» après les avoir fait rougir au feu. C'est ainsi encore qu'on explique la production des larmes batanques el les eflfels de la trempe.
Des actions moléculaires latentes peuvent ne pas modifier d'une manière sensible la résistance initiale de la matière aux déformations, mais elles sont susceptibles d'influer fortement sur la limite d'élasticité et surtout sur la limite de rupture, qui se trouve très notablement abaissée.
Mais surtout elles ont cette propriété caractéristique de rendre les corps fragiles ^ c'est-à-dire susceptibles de se rompre aisément * par le choc. Il suffît que dans une région peu étendue un choc ait produit un commencement de rupture, pour que les éléments ainsi rendus libres dégagent un travail mécanique susceptible d(* s'ajouter à la force \ ive du choc et entraînent une rupture de plus eu plus étendue, jusqu'à la rupture complète. C'est à peu près le mécanisme par lequel on rend compte des propriétés des corps explosifs.
Dans l'industrie métallurgique on prend un certain nombre de précautions pour diminuer la fragilité des pièces moulées et trempées, par exemple le recuit. Mais ce dernier procédé est inapplicable à la fonte qui j)asse presque directement de l'état liquide à l'état solide, sans transition appréciable par l'état pâteux. La fonte blanche principalement, très résistante aux efforts statiques, ne saurait être usinée à froid sans danger de rupture.
Pour les matériaux fragiles j qui n'ont généralement qu'uu<' période très courte de semi-élasticité, il est donc nécessaire de se tenir notablement au-dessous de la limite d'élasticité.'
Corps isotropes et hétérotropes. - - On dit qu'un corps est isotrope quand il présente la même constitution dans toutes les directions autour d'un point. Dans le cas contraire on dit q.u'il est hétérotrope. Tous les matériaux sont à quelque degré hétérotropes. Ceux qui, ay>riort, sembleraient devoir présenter une isotropie presque |)arfai te ont presque tous une structure, ou granuleuse, ou cristalline, ou schisteuse, ou bien présentent des plans de clivage ou des plans de lits qui sont l'indice d'une texture hétérotrope. Il n'y a que les corps fabriqués par voie de fusion, verre, laiton, acier moulé qui se rapprochent de l'isotropie parfaite. Pour les métaux laminés, la résistance et principalement la ductilité sonl
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plus grandes dans le stMis du lainiiia<;c> (jiie dans la direction p«'rpcndiculaire.
On peut Icnir coinjjle d<' (H's (•irconslan('<'s dans Tari des cons- Iructions. Par exemple on évitr de placer en délit les pierres scliis- Leiises, mais on ne lient pas comple de ces considérations dans 1rs calculs, car ce serait rendre ceux-ci inabordables. On suppose presque toujours Tisotropie.
Autres raisons d!adopter une limite de sécurité inférieure à la . limite d'élasticité. i** L'iie première raison cVst fj.u'on est la
plupart du temps imparfaitement renseijçné sur la >aleur numérique à attribuer à la limite d'claslicité pour une catégorie déterminée de matériaux.
Si la détermination de la limile d'élaslicité d'un barreau de f<*r ou d'acier est un problème assez précis au moyen d'une série d'expériences de traction ou de compression, il n'en est pas de même pour d'autres m'alériaux, bols, fonte, matériaux pierreux, dont les déformations ne sonl pas une fonction longtemps linéaire des efforts.
D'autre part, (piand on j>asse d'un échantillon à un autre, on trouve des écarts souvent notables et sans cause bien marquée. I.es chiffres fournis par une série d'expériences ne sont donc et ne peuvent être» (pie des moyeun(*> et il n'est jamais sûr que la matière emplo\é<* sei*a conforme à celte moyenne.
Enfin, ménu^ a\ec uni* fabri<'atioii soignée et une mise en uMivre irréprochable, on n'est pas certain d<* pouvoir toujours é\iterdes défauts hx^aux de» hi matière, tpii peuvent diminuer sa résistance et abaisser >a limite d'élasticité. Il faut donc par prudence considérer les indications fournies par les expériences de laboratoire comme des maxima dont on ne doit pas se rapprocher.
2® Les formules pratiques dont on se sert pour évaluer la fatigue des différents élénu'uls d'une construction n'ont, comme nous le verrons, qu'un<» (exactitude relative, et les résultats peuvent être entachés d'eri'cur dans une m(»sure s(»uvent difiicile à appr('cier. Pour é\iter tout mécompte , il est prudent, soit de majorer les taux de fatigue indiqués |)ar le calcul, soit, ce qui revient au même, d'opérer une réduction é(pilvalente sur la limite d'élasticité admise connue maximum.
