Comprendre la flexibilité d'un matériau

De nombreuses applications nécessitaient de la flexibilité afin de pouvoir conserver la forme d'origine. La flexibilité est la capacité d'un matériau à se plier élastiquement puis à reprendre sa forme d'origine après l'application d'une charge. Lorsqu'une contrainte élastique est appliquée, les matériaux flexibles peuvent être étirés de manière réversible. La limite d'élasticité, ou contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant de se rompre ou de se déformer de manière irréversible, est la caractéristique du matériau qui caractérise la limite d'élasticité.

Dans cet article, les questions suivantes sur la flexibilité seront abordées :

• Qu'est-ce que la flexibilité ?
• Quels sont les avantages des matériaux flexibles ?
• Quelles sont les applications des matériaux flexibles ?
• Quels sont les différents types de flexibilité ?
• Quelle est la différence entre flexibilité et élasticité ?

Qu'est-ce que la flexibilité ?

La flexibilité est la capacité d'un matériau à se plier élastiquement puis à reprendre sa forme initiale lorsque la contrainte est supprimée. Lorsque les matériaux flexibles subissent une contrainte élastique, ils peuvent être étirés de manière réversible. La limite d'élasticité, ou contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant de se rompre ou de se déformer de manière irréversible, est l'attribut du matériau qui décrit le mieux la limite d'élasticité.

Au-delà de l'épaisseur, le degré de flexibilité des matériaux peut être évalué en comparant leur limite d'élasticité aux rapports de module élastique, qui expriment respectivement la rigidité et la résistance d'un matériau.

Quels sont les avantages des matériaux flexibles ?

La capacité de se plier ou de céder lorsque la pression est appliquée ou que quelque chose les heurte rend la flexibilité cruciale. Cela permet à ces composants ou instruments d'effectuer des opérations qui nécessitent un toucher léger.

Quelles sont les applications des matériaux flexibles ?

Les matériaux flexibles sont fréquemment utilisés en impression 3D pour les applications suivantes :

• Amortisseurs
• Joints d'étanchéité
• Pinces

Amortisseurs

Les « pare-chocs », qui sont faits de matériaux flexibles, peuvent pousser le verre ou d'autres objets cassables sur le côté sans les briser. Dans son usine d'embouteillage de Séville, en Espagne, Heineken utilise à cet effet des matériaux souples.

Joints d'étanchéité

Toutes les entreprises qui utilisent ou traitent des liquides ou des huiles dans leurs usines peuvent utiliser des joints d'étanchéité en matériaux flexibles car ils peuvent se conformer à la forme appropriée et fournir un ajustement serré.

Pinces

Certaines entreprises utilisent des matériaux flexibles pour fabriquer des préhenseurs qui permettent une manipulation délicate des produits.

Quels sont les différents types de flexibilité ?

L'élasticité et la plasticité sont les deux principaux types de flexibilité rencontrés dans la vie quotidienne. Bien que ces deux types de flexibilité semblent être relativement similaires en surface, une fois que vous savez comment ils fonctionnent réellement, vous pouvez dire qu'ils sont très différents l'un de l'autre. Lorsqu'ils sont réduits à leurs composants les plus élémentaires, les matériaux peuvent être divisés en deux catégories et types de changement différents.

Élasticité

L'élasticité décrit la capacité d'un matériau à changer de forme en réponse à une force appliquée et à reprendre sa forme initiale après le retrait de la force appliquée. Le caoutchouc est une merveilleuse illustration de la façon dont cela fonctionne car il reprend sa forme précédente après avoir été étiré. La structure interne du matériau peut reprendre sa forme d'origine alors même que la force provoque la déformation des particules et des liens qui les relient.

Plasticité

Lorsqu'une force est appliquée à un matériau, celui-ci peut changer de forme. Cependant, lorsque la force est supprimée, le matériau ne reprend pas sa forme d'origine; au lieu de cela, il a besoin d'une force supplémentaire pour se replier dans sa position d'origine. Considérez comment nous pouvons plier et tordre des trombones dans différentes formes, et ils conserveront ces formes jusqu'à ce que nous les plions à nouveau. Même si la structure interne est toujours celle d'une seule unité, elle a subi une altération permanente, certains liens internes peuvent avoir été rompus et il ne sera pas aussi simple de restaurer son état identique avant l'application de la force.

Cela explique pourquoi même les matériaux flexibles peuvent se fracturer; si une force excessive est appliquée, cela peut affaiblir les liaisons qui maintiennent les particules ensemble au point où elles se séparent entièrement, provoquant la rupture du matériau. Les liaisons entre les particules du réseau métallique sont étirées lorsque nous plions le trombone, et si elles sont trop tendues, elles se cassent. Même les matériaux extrêmement élastiques ont un étirement maximum avant de casser.

Un bâtiment a besoin de matériaux avec une certaine élasticité pour que s'il est heurté par quelque chose, il puisse absorber une partie des impacts sans se casser, et de la plasticité pour garantir que si l'impact est supérieur à ce que le matériau peut supporter sans se plier, il se plie plus que de se casser entièrement. Il est important que les gens comprennent à quel point ils essaient de créer quelque chose.

Les automobiles modernes illustrent bien le fonctionnement de la plasticité; ils sont construits avec des zones de déformation constituées de matériaux suffisamment flexibles pour se plier et se froisser lors du contact, absorbant la force pour empêcher la structure centrale, plus rigide, de se briser et de blesser gravement les occupants.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur la flexibilité :

Quelle est la différence entre flexibilité et élasticité ?

L'élasticité et la flexibilité sont deux idées et caractéristiques distinctes. Contrairement au verre, qui est également élastique mais dur à température ambiante, les caoutchoucs sont principalement des matériaux élastiques et flexibles (ductiles) (fragiles). La flexibilité d'un matériau est plus liée à la ténacité qu'à l'élasticité, car la ténacité est définie comme la résistance à la charge d'impact.

Par conséquent, un matériau élastique peut être extrêmement cassant ou extrêmement résistant (ductile). Nous pourrions soutenir que la ductilité (flexibilité) est liée à la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber lors de la déformation, tandis que l'élasticité est la résistance d'un matériau à la déformation permanente (contre la déformation plastique). Le verre se fracture avec beaucoup moins de force et est beaucoup plus élastique et rigide que le caoutchouc. Le verre est plus durable, tandis que le caoutchouc est moins rigide.

Lorsque les matériaux A et B sont comparés, le matériau A se déforme beaucoup moins que le matériau B, qui a un module élastique plus petit. B est plus flexible que A car il se déforme avec beaucoup moins de force (contrainte). En d'autres termes, le matériau B se déforme plus facilement, et cette déformation peut être élastique et réversible ou permanente et irréversible (plastique).

En résumé

La flexibilité est la capacité d'un matériau à se plier élastiquement puis à reprendre sa forme d'origine après l'application d'une charge. Lorsqu'une contrainte élastique est appliquée, les matériaux flexibles peuvent être étirés de manière réversible. La flexibilité et l'élasticité sont assez liées, mais des différences entre elles peuvent encore être perçues.

C'est tout pour cet article où les réponses aux questions suivantes sont examinées :

• Qu'est-ce que la flexibilité ?
• Quels sont les avantages des matériaux flexibles ?
• Quelles sont les applications des matériaux flexibles ?
• Quels sont les différents types de flexibilité ?
• Quelle est la différence entre flexibilité et élasticité ?

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, merci de partager avec les autres. Merci d'avoir lu, à bientôt !