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LE VERRE
3.1. Frottement interne
Lorsqu’une éprouvette de verre est soumise à un échelon de contrainte, la déformation élastique instantanée est suivie d’une déformation
élastique retardée. Pour un verre sodocalcique, l’amplitude de cette
« relaxation » élastique est de l’ordre du centième de la déformation instantanée. Le temps nécessaire pour la stabilisation dépend de la température et de la composition du verre. Près de la température ambiante, il
est de l’ordre de la dizaine de minutes, dans le cas d’un verre sodocalcique. La figure 2.9 montre le retour à l’équilibre de deux baguettes de verre
ayant été soumises à une torsion. Il s’agit d’expériences effectuées il y a
plus de 120 ans par des chercheurs allemands [51].
Schématiquement ce comportement inélastique peut être représenté
par un ou plusieurs éléments de Kelvin-Voigt (un amortisseur et un ressort en parallèle) en série avec un ressort (Fig. 2.10). Chacun des éléments de Kelvin-Voigt correspond à l’un des temps de relaxation. Le léger
retard de déformation se traduit par une petite dissipation d’énergie qu’on
Tableau 2.II. Module de Young E et masse volumique ρ de diverses substances.
E
GPa
ρ
t.m
–3
Verres
Sodocalcique
66
2,5
26,4
Borosilicate
68
2,4
28,3
Verre E
73
2,5
29,2
Verre S
87
2,6
33,5
SiO 2
70
2,2
31,8
B 2 O 3
17
1,82
9,3
GeO 2
43
3,64
11,8
Autres
substances
Polycarbonate
2,3
1,2
1,9
Polyméthylmétacrylate
3
1,3
2,5
Acier
200
7,9
25,3
Aluminium
70
3,7
25,9
Granite
50
2,65
18,9
Béton
30
2,6
11,5
Fibre de carbone
420
1,9
221,1
Fibre aramide
135
1,45
93,1
Diamant
1000
3,5
285,7
E
ρ
--- -