Les matériaux peuvent généralement être comprimés lorsqu’ils sont soumis à des pressions externes appliquées sur leurs surfaces. La réduction du volume d’un matériau sous une pression donnée varie largement d’un matériau à l’autre. Les gaz sont généralement plus facilement comprimés sous pression alors que les solides peuvent être comprimés relativement peu et avec beaucoup de difficulté. Le module de masse est une propriété matérielle indiquant le degré de résistance d’un matériau à la compression. Il peut également être désigné par un certain nombre d’autres termes tels que le module d’élasticité en vrac, le module de compression et autres.
Une façon de le considérer est la réciproque de la compressibilité. Un module de bouffant élevé pour un matériau indique une résistance à la compression relativement élevée, ce qui signifie qu’il est difficile à comprimer. Une valeur faible indique une résistance à la compression relativement faible, ce qui signifie que le matériau est relativement facilement compressé. Par exemple, le module de masse de l’acier est supérieur de plusieurs ordres de grandeur à celui de l’air, qui peut être comprimé relativement facilement avec un compresseur d’air.
Les valeurs du module de masse d’un matériau varient en fonction de facteurs tels que la température de ce matériau ou la quantité d’air qui y est mélangée. Lorsqu’un matériau se réchauffe, son volume se dilate généralement, ce qui donne une structure physique plus ouverte et plus facile à comprimer. L’air emprisonné dans un matériau affecte également la structure physique d’un matériau, affectant ainsi son module de compression.
Certains fluides, tels que l’eau ou le fluide hydraulique, sont parfois appelés fluides incompressibles. Ce n’est pas strictement exact, mais parce que leurs compressibilités sont relativement faibles, le module de masse peut être ignoré dans certains calculs d’ingénierie. Dans certaines circonstances, cependant, comme dans certaines situations de haute pression, il doit être pris en compte pour assurer une conception et un fonctionnement appropriés du système.
Par exemple, les performances des équipements hydrauliques sous très haute pression peuvent être dégradées si le module de masse du fluide hydraulique n’est pas pris en compte dans la conception du système. En effet, une partie de l’énergie est dépensée pour comprimer le fluide hydraulique plutôt que d’aller directement vers le travail effectué par l’équipement. Le fluide dans le système doit être comprimé au point de résister à une compression supplémentaire avant que l’équipement et la charge ne soient sollicités. Le détournement d’énergie de la tâche principale peut affecter la position de l’équipement, la puissance dont il dispose pour sa fonction prévue, le temps de réponse, etc.
Le module de masse est moins souvent une caractéristique intéressante en ce qui concerne les solides car ils sont généralement extrêmement difficiles à comprimer, mais il est pertinent dans certaines circonstances. La vitesse à laquelle le son se propage à travers un solide dépend en partie du module de masse du matériau. La quantité d’énergie qui peut être stockée dans un solide est également liée à cette propriété, elle est donc pertinente pour l’étude des tremblements de terre et des ondes sismiques.
En tant que fonction mathématique, cette propriété matérielle est exprimée comme le rapport de la pression appliquée au changement de volume de la substance par unité de volume. Cela donne une valeur exprimée dans les mêmes unités utilisées pour exprimer la pression car les unités de volume s’annulent. Sous forme graphique, c’est la pente de la courbe formée en traçant les pressions appliquées à un matériau en fonction des volumes spécifiques correspondants du matériau à ces pressions.