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Le '''fluage''' est le [[phénomène physique]] qui provoque la [[déformation d'un matériau|déformation]] [[déformation plastique|irréversible]] différée (c'est-à-dire non instantanée) d’un [[matériau]] soumis à une [[Contrainte (mécanique)|contrainte]] constante (notée <math>\sigma_0</math>), même inférieure à la [[limite d'élasticité]] du matériau, pendant une durée suffisante. Le [[Loi de comportement#Fluage et relaxation de contrainte|fluage]] ainsi que la [[relaxation de contrainte]] sont deux méthodes en quasi statique de [[caractérisation des matériaux]] visqueux (cas du [[béton]]).

== Tests et mesures ==
[[Fichier:Essai fluage principe.svg|vignette|100px|Essai de fluage à chaud.]]
Ils servent notamment à tester et prédire les déformations et dégradation des constructions (ponts, bâtiments réacteurs (BR) de centrales nucléaires en [[béton précontraint]]{{etc.}}) qui influeront sur leurs performances et qualité au cours de leur vieillissement ou en cas d'[[Sismologie#Risque.2C_al.C3.A9a_et_vuln.C3.A9rabilit.C3.A9_sismique_:_notion_de_cha.C3.AEne_de_risque_sismique|aléa sismique]].

En pratique, lors d'essais de fluage, les [[Éprouvette (matériau)|éprouvettes]] sont le plus souvent soumises à une force constante appelée sollicitation. La contrainte est alors constante, tant que la variation de section de l'éprouvette reste très faible. La [[Contrainte (mécanique)|contrainte]] est définie comme le rapport de la force appliquée à l'aire de la section (c'est-à-dire une pression). La déformation (le déplacement relatif) <math>\varepsilon_0(t, \sigma_0</math>) qui en résulte dépend en général des conditions extérieures à la pièce : temps (''t''), valeur de la contrainte, [[température]], pression{{etc.}} 

Il y a deux types de comportement liés au fluage : le comportement [[Viscoélasticité|viscoélastique]] que l'on rencontre principalement dans les polymères et le comportement [[Viscoplasticité|viscoplastique]] qui concerne plutôt les métaux et céramiques.

La déformation lors de l'essai est la somme de la [[déformation élastique]], instantanée, et de la déformation visqueuse due à l'[[écoulement]] [[Viscosité|visqueux]] et qui est parfois appelée {{citation|élasticité retardée}}.

Concernant ce type d'[[essai mécanique]], deux cas se présentent :
* pour un [[essai de traction]], un [[poids]] est imposé à une éprouvette (utilisation d'une masse suspendue) ;
* tandis que pour un essai de [[cisaillement]], un [[couple (mécanique)|couple]] de torsion est imposé.

L'expérience de fluage peut être contrôlée en mesurant l'allongement de l'éprouvette après avoir retiré la contrainte appliquée. Le matériau a subi une déformation permanente (ou résiduelle) reliée à l'écoulement irréversible. Ce phénomène concerne surtout les ''[[Fluide (matière)|fluides]]'' viscoélastiques. Plus la durée d'application de la contrainte a été longue, plus la déformation permanente est importante.

Dans le cas d'un [[polymère]], le fluage a pour origine le phénomène de glissement des chaînes [[Macromolécule|macromoléculaires]] les unes par rapport aux autres. Pour éviter ce phénomène d'écoulement, il faut diminuer le glissement. Une solution consiste à procéder à la [[réticulation]] du polymère, qui créera des [[Liaison covalente|liaisons covalentes]] entre ses chaînes (pontage). La déformation du ''solide'' viscoélastique obtenu sera plus faible que celle du matériau fluide.

== Modes ==
[[Fichier:3StageCreep.svg|vignette|300px|Fluages primaire, secondaire et tertiaire.]]

Lors d'un essai mécanique de fluage, réalisé avec une éprouvette soumise à une contrainte et une température constantes, l'allongement est mesuré en fonction du temps. La courbe ainsi obtenue présente trois zones différentes, de comportements différents. Il s'agit des trois modes de fluage :

* fluage primaire, déformation rapide, [[Régime transitoire (physique)|régime transitoire]] ;
* fluage secondaire, le mieux connu, permettant le dimensionnement de pièces mécaniques, le taux (la vitesse) de déformation est approximativement constant; Dans le cas de matériaux viscoplastiques, c'est le domaine d'application de la [[loi de Norton-Hoff]] ;
* fluage tertiaire, endommagement final de l'éprouvette, rupture de vésicules.

== Exemples ==
* Les [[glacier]]s s'écoulent sous leur propre poids car la glace flue<ref name="Glen">{{article|auteur1=J. W. Glen|année= 1955|titre= The creep of polycrystalline ice|journal= Proceedings of the Royal Society|série= A|volume= 228|numéro= 1175 |pages=  519-38}}</ref>.
* La [[tectonique des plaques]] repose sur la déformation [[Ductilité|ductile]] par fluage dans la [[Croûte terrestre|croûte inférieure]] et par fluage généralisé dans le [[Manteau terrestre|manteau]] [[Lithosphère|lithosphérique]] : les roches sont solides et élastiques à court terme dans ces [[Structure interne de la Terre|enveloppes externes de la terre]] mais, soumises à une [[Contrainte (mécanique)|contrainte]] constante et étant donné les conditions de pression et de température à l'[[Structure interne de la Terre|intérieur de la Terre]], elles se déforment très lentement (mm/an ou cm/an) par fluage [[Déformation plastique|plastique]], et peuvent se décrire comme des fluides très visqueux à l'échelle de temps de la dizaine de milliers d'années<ref>{{ouvrage|auteur=Cyril Langlois|titre=Géologie - Géophysique|éditeur=|date=2011|passage=168}}.</ref>.
* Une pièce métallique chauffée au rouge peut être [[forge (métallurgie)|déformée]] comme une pâte. En effet, à très haute température, les métaux se comportent comme des fluides viscoélastiques<ref>{{Ouvrage|langue=en|titre=The creep of steel at high temperatures|auteur1=Frederick H. Norton|lieu=New York|éditeur=McGraw Hill Co.|année=1929|numéro d'édition=1|pages totales=90|oclc=2406751}}</ref>.
* Une étagère de [[panneau de particules]] fléchit après quelques années sous un poids constant.
* Une [[Aube (mécanique)|aube]] de [[Moteur à réaction|réacteur d'avion]] est soumise à la [[force centrifuge]] ainsi qu'à une température élevée lors du fonctionnement. Le fluage d'aubes de turbine constitue un mode de ruine des aubes de turbine, limitant leur durée de vie.
* En peinture d'art, la forte déformation de la toile due au poids des matériaux : toile et masse picturale.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Complaisance (matériau)|Complaisance]]
* [[Analyse mécanique dynamique#Comportement viscoélastique des polymères|Analyse mécanique dynamique]]
* [[Reptation]]
* [[Expérience de la goutte de poix]]
* [[Fluage du béton]]
* [[Loi de Norton-Hoff]]

=== Liens externes ===
* François Saint-Antonin, ''Essais de fluage'', [[Éditions techniques de l'ingénieur|Techniques de l'ingénieur]], 1995 ([http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/materiaux-th11/etude-et-proprietes-des-metaux-ti551/essais-de-fluage-m140/ lire en ligne]).
{{Liens}}

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