La limite élastique d’un matériau est une considération importante dans l’ingénierie et la conception civile, mécanique et aérospatiale. La limite élastique, également appelée limite d’élasticité, est une limite supérieure de la contrainte qui peut être appliquée à un matériau avant qu’il ne se déforme de façon permanente. Cette limite est mesurée en livres par pouce carré (psi) ou en newtons par mètre carré, également appelés pascals (Pa).
La limite élastique est fonction de l’élasticité d’un matériau. L’élasticité est la capacité d’un matériau à reprendre sa forme ou ses dimensions d’origine après la suppression d’une charge ou d’une contrainte. Tous les matériaux se déformeront lorsqu’une contrainte ou une charge est appliquée. La déformation est une mesure de la quantité de déformation qui se produit lorsqu’un matériau est soumis à une contrainte.
La contrainte élastique se produit lorsqu’un matériau est exposé à de faibles contraintes. Il disparaîtra une fois la contrainte supprimée et le matériau reviendra à son état d’origine. La déformation plastique se produira à des contraintes supérieures à la limite élastique. Un matériau qui subit une déformation plastique ne récupérera pas complètement et ne reviendra pas à ses dimensions d’origine une fois la contrainte supprimée.
Cette propriété peut être illustrée à l’aide de l’exemple d’un ressort. Si un poids est accroché à une extrémité d’un ressort, avec l’extrémité opposée fixée, il étendra le ressort. Si une petite quantité de poids est appliquée puis retirée, le ressort reprendra sa longueur d’origine. Si trop de poids est appliqué au ressort, il se déformera de façon permanente et ne reviendra pas à sa longueur d’origine lorsque le poids sera retiré. Le ressort a subi une déformation plastique car la contrainte provoquée par le poids a dépassé la limite élastique.
Les matériaux ont une relation mesurable entre la contrainte appliquée et la déformation résultante. Cette relation peut être tracée dans une courbe contrainte-déformation. La pente de la courbe contrainte-déformation reste constante dans la région où se produit la déformation élastique. La limite élastique est le point où la contrainte appliquée provoque un début de déformation permanente, et la pente de la courbe contrainte-déformation change.
Tous les matériaux n’ont pas de limite élastique. La ductilité est une mesure de la quantité de déformation permanente avant la rupture complète. Les matériaux ductiles, comme l’acier et le laiton, subiront une grande quantité de déformation plastique avant que la rupture finale ne se produise. Les matériaux fragiles, comme le verre et le béton, présenteront peu ou pas de déformation plastique, et la rupture complète se produit souvent immédiatement après qu’une valeur critique de contrainte a été atteinte. Pour cette raison, les matériaux fragiles n’ont généralement pas de limite d’élasticité.