3.4 Mécanique de rupture
La mécanique de rupture traite de l'évolution
d'une fissure au sein d'un élément et suppose l'existence d'une
fissure initiale. Comme cela a été expliqué au point
précédent, le verre est un matériau naturellement
fissuré à sa surface, il est donc primordial de s'attarder
à la mécanique de rupture d'un tel élément. Ce
phénomène est à la base de la détermination de la
résistance de calcul du verre.
3.4.1 Fissuration sous critique (fatigue statique)
Les défauts de surfaces induisent des concentrations de
contraintes en pointe de fissures qui sont souvent plus importantes que la
résistance élastique de l'élément. Dans le cas
d'éléments en acier, ce dépassement local a peu
d'influence car le matériau plastifie, continuant à offrir une
résistance égale et empêchant la propagation de la fissure.
Pour le verre, la situation est différente. Le caractère fragile
du verre influence la résistance de l'élément et sa
mécanique de rupture : le matériau ne possédant pas les
mêmes qualités que l'acier ne peut pas plastifier en pointe de
fissure, laissant ainsi cette dernière se propager.
Ce phénomène, appelé aussi « fatigue
statique », a été découvert en 1899 par Grenet qui
avait mis en évidence une relation entre la résistance du verre,
la vitesse et la durée de chargement. Evidemment, le sens du mot fatigue
est différent de son utilisation traditionnelle en mécanique.
Dans ce cas-ci, il n'y a pas de charges cycliques même une charge
constante peut amener à la rupture.
L'accroissement continu d'une fissure joue un rôle
important dans la détermination de la résistance du verre. Les
formules de résistance du verre actuelles prennent en compte ce
phénomène lié à la durée de chargement,
elles seront développées au chapitre 4.
La propagation de la fissure peut avoir deux causes
différentes ou résulter de la combinaison des deux.
3.4.1.1 Sous chargement constant
Lorsque le verre est sollicité sous un chargement
constant, certaines zones peuvent être en traction. Ces zones sont
propices à la propagation de fissures car elles augmentent les
concentrations de contraintes en pointe de fissure. Il existe trois modes de
propagation de fissures (traction ; cisaillement dans le plan,
déchirement ou cisaillement hors du plan). Dans le cas du verre, seul la
propagation de fissures par traction est importante car elle est
prépondérante par rapport aux deux autres modes. Dans une zone en
compression, il n'y a pas de risques de propagation de fissure.
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