L'allongement expliqué :définition, calcul et importance en génie des matériaux

L'allongement est la tendance mesurable d'un matériau à s'étirer lorsqu'il est soumis à une contrainte. Les ingénieurs utilisent une procédure de test standardisée et un échantillon de test en forme d’haltère pour évaluer le comportement d’allongement caractéristique d’un matériau donné. L’allongement de l’échantillon est exprimé en pourcentage :son augmentation de longueur est divisée par la longueur d’origine et multipliée par 100 pour calculer cette valeur. 

L’allongement est important car il s’agit d’une mesure de la ductilité d’un matériau, c’est-à-dire de sa capacité à se déformer sans se briser. Il s’agit d’une mesure clé dans le domaine des matériaux imprimables en 3D, car elle est pertinente pour la durabilité pratique des composants imprimés en 3D dans des applications réelles. Cet article définira l'allongement, son importance et comment le calculer.

Que signifie l'allongement ?

L'allongement est la quantité qu'un matériau s'allonge de façon permanente lorsqu'il subit une force de traction (déformation). Il s'agit d'une mesure numérique de la ductilité du matériau, c'est-à-dire de la facilité avec laquelle il se déforme sous contrainte. Il est mesuré selon des conditions contrôlées très spécifiques afin que les valeurs d'allongement puissent être comparées quantitativement entre matériaux.

L'allongement est spécifiquement mesuré à l'aide d'une forme standardisée d'un échantillon de matériau, sur lequel agit ensuite une force de traction connue. La longueur dont l'échantillon de matériau s'allonge est mesurée jusqu'à ce que la force soit suffisamment grande pour briser l'échantillon.

Qu'est-ce que l'allongement en physique de la déformation ?

L'allongement, en termes de physique de la déformation, est une mesure de l'allongement d'un élément lorsqu'il est soumis à une contrainte de traction. Elle est exprimée sous forme de rapport entre la nouvelle longueur et sa longueur d'origine.

Qu'est-ce que l'allongement en astronomie ?

L'allongement en astronomie est une mesure de la séparation angulaire entre un corps du système solaire et le soleil vu de la Terre. Il décrit la position relative des planètes et autres corps célestes dans le système solaire, par rapport à la terre et au soleil.

Qu'est-ce que l'allongement en géométrie ?

L'allongement en géométrie fait référence à l'étirement d'une forme géométrique le long d'un ou plusieurs axes. Par exemple, dans un plan bidimensionnel, si un carré était allongé le long d’un axe, il deviendrait un rectangle. Dans un espace tridimensionnel, si un cube était allongé le long d’un seul axe, il deviendrait un prisme rectangulaire. Ce concept est important dans les transformations géométriques.

Qu'est-ce que l'allongement en physique des plasmas ?

L'allongement en physique des plasmas fait référence à la forme d'un plasma de fusion. Un nuage de plasma peut être façonné et l'allongement d'une forme particulière est défini comme le rapport entre la longueur du nuage sur son axe le plus long et la longueur de son axe le plus court. L'allongement est un facteur important car les nuages ​​de plasma plus allongés ont tendance à être moins stables et plus difficiles à confiner.

Qu'est-ce que l'allongement en biologie ?

En biologie, l'élongation fait partie du processus de traduction de l'ADN, dans lequel les protéines sont construites à partir de l'ARN transcrit à partir de l'ADN. Plus précisément, l'élongation est la deuxième phase de traduction, se produisant entre le début et la fin du processus. L'élongation fait référence à l'allongement de la chaîne d'acides aminés pendant la traduction.

Comment calculer l'allongement d'un matériau ?

L'allongement d'un matériau est calculé selon les normes d'essais internationales. La norme la plus courante pour calculer l’allongement est l’ASTM D412. Il précise la forme de l'échantillon de matériau à utiliser. La forme est appelée haltère, car elle est à peu près oblongue mais avec des extrémités plus larges (pour la préhension) et une bande plus fine au milieu, qui s'allongera lorsqu'on la tirera.

L'échantillon de matériau est saisi par une machine d'essai et une force de traction (déformation) croissante est appliquée à l'haltère. La machine d'essai mesure la façon dont la longueur de l'échantillon augmente avec l'augmentation de la contrainte. Ces données sont tracées sur un graphique. L’allongement est calculé comme l’augmentation de la longueur du matériau, divisée par sa longueur d’origine. Ceci est indiqué en pourcentage. 

Quelle est la formule d'allongement ?

La formule d'allongement est la déformation (augmentation de la longueur) d'un échantillon divisée par la longueur originale de l'échantillon, multipliée par 100 (pour convertir en pourcentage).

Pourcentage d'allongement =100 x ((Longueur finale - Longueur originale) / Longueur originale)

Ou, écrit à l'aide de symboles : 

Pourcentage d'allongement =ɛ =(ΔL/L) x 100

Quelle est l'unité d'allongement ?

L’allongement est indiqué en pourcentage, il n’a donc techniquement pas d’unité. En effet, l’allongement d’un matériau est un rapport entre la variation de longueur du matériau lorsqu’il se brise et atteint la longueur d’origine de l’échantillon. Le ratio est converti en pourcentage.

Quel est le symbole de l'allongement ?

Le symbole de l'allongement est la lettre grecque minuscule ε (epsilon). 

Quelle est l'importance de l'allongement ?

La connaissance de l’allongement est importante pour que vous puissiez comprendre à quel point un matériau se déformera sous contrainte. Il peut être utilisé comme mesure de ductilité. La déformation et la ductilité d'un matériau sont importantes à connaître pour les applications où une certaine déformation est attendue, comme dans les barrières de sécurité. À l'inverse, l'allongement est un facteur important lors de la conception de pièces telles que les charnières de porte qui peuvent accepter très peu de déformations sous contrainte.

Qu'est-ce que l'allongement dans l'impression 3D ?

L'allongement en impression 3D est la quantité de déformation qu'un matériau imprimé en 3D peut supporter avant de se briser. C’est une indication de la durabilité d’un objet imprimé en 3D. La popularité croissante de l'impression 3D a souligné la faible résistance mécanique de nombreux matériaux et technologies imprimables (comme le FDM ou la résine).

L'allongement est-il une mesure importante dans les matériaux d'impression 3D ?

Oui, l’allongement est une considération importante lors du choix des matériaux d’impression 3D, car il fournit des informations sur la mesure dans laquelle le matériau peut se déformer sans se casser. Les propriétés physiques de leurs matériaux constitutifs dictent l’utilité des composants imprimés en 3D. De nombreux articles doivent être durables pour être pratiques dans des circonstances réelles. 

Existe-t-il un appareil utilisé pour mesurer l'allongement des matériaux ?

Oui, il existe des appareils spécialement conçus pour mesurer l'allongement des matériaux selon les normes internationales comme ASTM D412. Ces systèmes de test comportent un certain nombre de composants, chacun étant destiné à certains tests de matériaux. 

Premièrement, l’appareil est doté de poignées qui maintiennent chaque extrémité de l’échantillon d’haltère en matériau. Deuxièmement, le système de test utilise un appareil de mesure appelé extensomètre pour mesurer le changement de longueur de l’échantillon à mesure qu’une contrainte croissante est appliquée. Il est également possible d'utiliser des machines comprenant des chambres environnementales. En enfermant les mors, l'échantillon de matériau et l'extensomètre, ils contrôlent les conditions environnementales (telles que la température) afin de tester dans des conditions très spécifiques.

Un certain nombre de fournisseurs spécialisés fabriquent ces systèmes de test et les vendent à toute organisation devant effectuer des tests réguliers selon des normes telles que ASTM D412.

Quels sont les différents types de mesure d'allongement ?

Les différents types de mesures d'allongement sont les suivants : 

1. Ductilité

La ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer sans se briser. Les matériaux qui ne sont pas ductiles sont appelés fragiles :ils se déforment très peu avant de se briser. La ductilité d'un matériau peut être déduite d'un certain nombre de mesures :la plus courante est le pourcentage d'allongement, mais la réduction de la surface et les tests de bombage peuvent également être importants.

2. Allongement à la rupture

L'allongement à la rupture est l'allongement mesuré d'un échantillon de matériau au point de rupture. Une contrainte de traction est appliquée à l’échantillon de matériau, provoquant son allongement. Au fur et à mesure que cette contrainte augmente, l’étirement du matériau sera d’abord élastique (peut revenir à sa position initiale lorsque la contrainte est relâchée) puis plastique (déformation permanente). Si la contrainte continue à être appliquée après l’allongement plastique, le matériau finira par se briser. La longueur à ce stade est l'allongement à la rupture, souvent exprimé en pourcentage d'allongement par rapport à la longueur d'origine.

Qu'est-ce que le pourcentage d'allongement ?

Le pourcentage d'allongement est le pourcentage selon lequel un matériau s'étire au-delà de sa longueur d'origine avant de se briser. L'allongement est mesuré comme le changement de longueur d'un échantillon de matériau, divisé par sa longueur d'origine, multiplié par 100 pour le convertir en pourcentage.

Comment calculer le pourcentage d'allongement ?

Le pourcentage d'allongement est calculé à l'aide des données d'un système de test. Tout d'abord, le matériau à tester est coulé ou usiné dans une forme d'haltère spécifique conformément à la norme internationale ASTM D412.

Deuxièmement, l'haltère en matériau est serré dans la machine d'essai et une force de traction (étirement) est appliquée. Un extensomètre mesure l'augmentation de longueur dans la section mince de l'haltère. Cette relation entre la longueur et la résistance à la traction peut être tracée sur un simple graphique. Le test se termine lorsque l'haltère se casse.

Enfin, le pourcentage d'allongement est calculé à partir de ces données. La variation de la longueur totale divisée par la longueur de départ multipliée par 100 donne le pourcentage d'allongement.