Résistance à la traction

La résistance à la traction, également appelée résistance à la rupture, est une caractéristique qui permet d'évaluer le comportement des matériaux en matière de résistance. Elle indique la contrainte de traction maximale à laquelle un échantillon de matériau défini peut être soumis sans se rompre. À l'inverse, cela signifie que si la contrainte de traction maximale d'un matériau est dépassée, celui-ci se brise ou se rompt. Une déformation permanente (plastique) peut toutefois se produire bien avant que la valeur maximale ne soit atteinte. La résistance à la traction est un paramètre important pour la conception des structures. Afin d’obtenir des résultats comparables, cette caractéristique du matériau est déterminée à l’aide d’un essai de traction normalisé, par exemple la norme ISO 6892 pour les matériaux métalliques ou la norme ISO 527 pour les plastiques.

La résistance à la traction est déterminée à l'aide d'un essai de traction. Elle est calculée en divisant la force de traction maximale (Fmax) par la section transversale initiale (Ao ou So) de la barre de traction.

• La formule est la suivante : Rm = Fz / Ao

Outre l'abréviation Rm, les symboles suivants sont également utilisés pour désigner la contrainte de traction : Rz, σ.

Comme il s'agit d'une contrainte, l'unité de la résistance à la traction est le MPa (mégapascal) ou le N/mm² (newton par millimètre carré).

De plus, la résistance à la traction peut être lue directement sur le diagramme contrainte-déformation. Sur la courbe contrainte-déformation, elle correspond au point le plus haut sur l'axe des y.

La résistance à la traction dépend du matériau. C'est pourquoi elle ne peut pas être calculée directement, mais doit être déterminée lors d'un essai de traction normalisé à l'aide d'un échantillon de matériau. Dans la pratique, on utilise pour cela des « barres proportionnelles », dont la longueur et le diamètre sont définis conformément aux normes en vigueur pour la détermination de la limite d'élasticité, de l'allongement à la rupture et de la résistance à la traction.

L'éprouvette est fixée dans une machine d'essai de traction de manière rectiligne, sans contrainte ni flexion. L'éprouvette est soumise à une force de traction uniaxiale contrôlée. Au cours de l'essai de traction, la force augmente lentement et proportionnellement jusqu'à ce que la barre se rompe. Au cours de l'essai, la force F et la variation de longueur de l'éprouvette dans la zone de mesure sont mesurées en continu. Pendant l'essai de traction, d'autres caractéristiques importantes du matériau, telles que la limite d'élasticité, le rétrécissement ou l'allongement à la rupture, sont également enregistrées. Les valeurs mesurées sont représentées sous la forme d’une « courbe d’écoulement » dans un diagramme contrainte-déformation.

Lorsqu'on recherche un matériau, un matériau de construction ou un élément de construction spécifique, outre les différences d'aspect, ce sont surtout les caractéristiques techniques de chaque matériau qui revêtent une importance capitale. Ainsi, une vis doit par exemple résister à une certaine contrainte de traction sans que sa tête ne se détache de la tige. Selon l'application, une vis en acier allié, moins coûteuse, peut suffire, tandis que dans d'autres cas, une vis en titane, plus onéreuse, s'avère nécessaire.

La pierre et le béton ne peuvent supporter que de faibles contraintes de traction, mais en revanche des contraintes de compression élevées. L'acier, le béton armé et le bois résistent aussi bien à la traction qu'à la compression.

Parmi les métaux de construction, ce sont les alliages d'acier et de titane qui présentent les valeurs les plus élevées. Avec une résistance à la traction pouvant atteindre 1 200 N/mm², le titane affiche la résistance à la traction la plus élevée.