Rhéologie
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La rhéologie (du grec rheo, couler et logos, étude) est l'étude de la déformation et de l'écoulement de la matière sous l'effet d'une contrainte appliquée.
Le terme rhéologie a été introduit en 1920 par Eugene Bingham, professeur à l'Université de Lehigh aux États-Unis, sur une suggestion de son collègue Markus Reiner. Le terme est emprunté à la fameuse expression d'Héraclite d'Éphèse panta rei, « Tout s'écoule ».
Une espèce animale ou végétale « rhéophile » est une espèce aquatique qui vit dans le courant (mer, eau douce, torrents, estuaires).
Sommaire |
Domaine d'étude[modifier]
Dans la pratique, la rhéologie est une extension des disciplines telles que l'élasticité et la mécanique des fluides newtoniens, aux matériaux dont le comportement mécanique ne peut être décrit par ces théories classiques. Elle permet également de déterminer les propriétés mécaniques macroscopiques à partir d'une étude basée sur la structure micro ou nanoscopique du matériau, par exemple la taille moléculaire et l'architecture d'un polymère en solution ou encore la distribution de taille de particules dans une suspension solide.
| Mécanique des milieux continus | Mécanique du solide ou Résistance des matériaux | Élasticité | |
| Plasticité | Rhéologie | ||
| Mécanique des fluides | Fluides non-newtoniens | ||
| Fluides newtoniens | |||
La rhéologie unit des champs d'application apparemment sans rapport, les matériaux plastiques et les fluides non newtoniens, en supposant que les deux types de matériaux sont incapables de supporter une contrainte de cisaillement en équilibre statique, ce qui fait du solide plastique un fluide.
La rhéologie granulaire s'occupe de la description des matériaux granulaires.
Exemples de matériaux concernés[modifier]
- les liquides pâteux : fabrication du verre, industrie agroalimentaire ;
- la mise en forme des pièces : injection ou extrusion des polymères et métaux, laminage, forgeage, etc. ;
- en géophysique : les glissements de terrain, l'écoulement de la lave et du magma, de lave torrentielle, la convection dans le manteau terrestre ;
- en géomécanique : la déformation des fondations ;
- en agronomie : le comportement des fruits et légumes sous une contrainte d'écrasement ;
- en médecine : le comportement du sang et l'hémodynamique.
- dans l'industrie : les fluides electro-rhéologiques, magnétoréologiques
Distinction entre élasticité, viscosité, caractères solide et liquide, plasticité[modifier]
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On a l'habitude d'associer liquide et visqueux (une huile épaisse est un liquide visqueux) ainsi que solide et élastique (un ressort est un solide élastique).
En fait, lorsqu'on essaie de déformer un matériau, certaines des propriétés listées ci-dessus se manifestent aux temps courts, d'autres aux temps longs.
Les caractères liquide et solide sont des propriétés aux temps longs :
- si le matériau, après s'être déformé, résiste finalement, c'est un solide ;
- si au contraire le matériau finit par s'écouler, c'est un liquide.
Au contraire, les caractères élastique et visqueux (ou les comportements intermédiaires, viscoélastiques) se manifestent aux temps courts :
- si la déformation du matériau suit la force ou les contraintes appliquées, alors le matériau est élastique ;
- si c'est la dérivée de la déformation par rapport au temps (taux de déformation) qui suit la force ou les contraintes, alors le matériau est visqueux.
Les caractères liquide et solide, visqueux et élastique sont décelables pour de faibles contraintes appliquées. Si l'on applique une forte contrainte, un matériau qui semblait solide peut se mettre à s'écouler. Il révèle alors un caractère plastique. On parle de solide plastique. La plasticité est donc caractérisée par un seuil de contrainte (appelé seuil de plasticité) au-delà duquel le matériau s'écoule.
Par habitude, on parle de solide plastique lorsque le seuil de plasticité est plutôt élevé, et de fluide à seuil lorsque le seuil de plasticité est plutôt bas. Il n'y a cependant pas de différence fondamentale entre ces deux notions.
Voir aussi[modifier]
Articles connexes[modifier]
- Mécanique des milieux continus
- Mécanique des fluides
- Rhéologie des solides
- Écoulement complexe
- Thixotropie
- Rhéomètre
- Viscoanalyseur
- Viscosité
- Viscoélasticité
- Liste de modèles rhéologiques
- Principe d'équivalence temps-température
- Médaille Bingham
Liens externes[modifier]
- Rhéologie et formulation
- Qu’est ce que la Rhéologie?
- Impact de la rhéologie dans l'industrie
- Viscosités de divers liquides en fonction de la température
- Conférence expérimentale sur la rhéologie de l'espace Pierre-Gilles de Gennes de l'ESPCI ParisTech
Parmi les revues scientifiques qui traitent de rhéologie :
