Flashcards : Contraintes et déformations des solides (57 cartes)

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1Question

Quelles sont les deux catégories d’efforts extérieurs sur un domaine continu ?

Réponse

Les forces volumiques à distance et les forces surfaciques de contact.

2Question

Quelle est la densité surfacique de force exercée à travers une facette de frontière ?

Réponse

Le vecteur contrainte TT.

3Question

Comment s’exprime la contrainte normale à partir de TT et de la normale nn ?

Réponse

T⋅nT\cdot n.

4Question

Quelle signification a une contrainte normale positive ?

Réponse

Elle indique une traction.

5Question

Quelle signification a une contrainte normale négative ?

Réponse

Elle indique une compression.

6Question

À quel phénomène correspond la composante tangentielle de la contrainte ?

Réponse

Au cisaillement.

7Question

Comment le tenseur de Cauchy calcule-t-il le vecteur contrainte sur une facette de normale nn ?

Réponse

T(M,n)=σ⋅nT(M,n)=\sigma\cdot n, soit Ti=σijnjT_i=\sigma_{ij}n_j.

8Question

Quelle propriété du tenseur de Cauchy assure l’équilibre en rotation du petit cube ?

Réponse

Sa symétrie, σij=σji\sigma_{ij}=\sigma_{ji}.

9Question

Comment détermine-t-on les contraintes principales à partir du tenseur des contraintes ?

Réponse

En résolvant det⁡(σ−λI)=0\det(\sigma-\lambda I)=0.

10Question

Que représentent les vecteurs propres du tenseur des contraintes ?

Réponse

Les directions principales.

11Question

Quelle est l’expression de l’invariant I1I_1 du tenseur des contraintes ?

Réponse

I1=σ1+σ2+σ3=tr⁡(σ)I_1=\sigma_1+\sigma_2+\sigma_3=\operatorname{tr}(\sigma).

12Question

Quelle est l’expression de l’invariant I2I_2 du tenseur des contraintes ?

Réponse

I2=σ1σ2+σ1σ3+σ2σ3I_2=\sigma_1\sigma_2+\sigma_1\sigma_3+\sigma_2\sigma_3.

13Question

Quelle est l’expression de l’invariant I3I_3 du tenseur des contraintes ?

Réponse

I3=σ1σ2σ3=det⁡(σ)I_3=\sigma_1\sigma_2\sigma_3=\det(\sigma).

14Question

Quelle est la décomposition du tenseur des contraintes σ\sigma ?

Réponse

σ=σmI+σd\sigma=\sigma_m I+\sigma^d

15Question

Comment calcule-t-on la contrainte moyenne σm\sigma_m ?

Réponse

σm=tr⁡(σ)/3\sigma_m=\operatorname{tr}(\sigma)/3

16Question

Qu’est-ce qui caractérise la déformation d’un solide ?

Réponse

La variation du déplacement entre points voisins.

17Question

Quelles parties composent le gradient du déplacement et à quoi sont-elles associées ?

Réponse

Sa partie antisymétrique est associée à la rotation, et sa partie symétrique à la déformation.

18Question

À quoi la partie antisymétrique du gradient du déplacement est-elle associée ?

Réponse

À la rotation.

19Question

À quoi la partie symétrique du gradient du déplacement est-elle associée ?

Réponse

À la déformation.

20Question

Comment définit-on le tenseur des déformations εij\varepsilon_{ij} ?

Réponse

εij=12(∂Xi∂xj+∂Xj∂xi)\varepsilon_{ij}=\frac12\left(\frac{\partial X_i}{\partial x_j}+\frac{\partial X_j}{\partial x_i}\right)

21Question

Quelle propriété de symétrie possède le tenseur des déformations εij\varepsilon_{ij} ?

Réponse

Il est symétrique.

22Question

Que représentent les termes diagonaux εii\varepsilon_{ii} du tenseur des déformations ?

Réponse

L’allongement relatif dans la direction ii.

23Question

Que représentent les termes hors diagonale εij\varepsilon_{ij} du tenseur des déformations ?

Réponse

La déformation angulaire.

24Question

Quelle formule définit le tenseur des vitesses de déformation d’un fluide ?

Réponse

Dij=12(∂Vi∂xj+∂Vj∂xi)D_{ij}=\frac12\left(\frac{\partial V_i}{\partial x_j}+\frac{\partial V_j}{\partial x_i}\right)

25Question

Quelles déformations caractérisent l’élasticité linéaire dans le modèle étudié ?

Réponse

Des déformations petites et réversibles.

26Question

Quelles propriétés caractérisent la déformation plastique dans le modèle étudié ?

Réponse

Elle est non linéaire et irréversible.

27Question

Quelle relation exprime la loi de Hooke en traction simple ?

Réponse

σ1=Eε1\sigma_1=E\varepsilon_1

28Question

Que représente EE dans la loi de Hooke en traction simple ?

Réponse

Le module de Young.

29Question

Quelle est la loi élastique linéaire isotrope reliant σij\sigma_{ij} à εij\varepsilon_{ij} ?

Réponse

σij=λθδij+2μεij\sigma_{ij}=\lambda\theta\delta_{ij}+2\mu\varepsilon_{ij}

30Question

Comment s’exprime θ\theta en fonction de la déformation ε\varepsilon et du déplacement XX ?

Réponse

θ=tr⁡(ε)=div⁡X\theta=\operatorname{tr}(\varepsilon)=\operatorname{div}X

31Question

De quels paramètres dépend le vecteur contrainte TT ?

Réponse

Du point MM et de l’orientation de la facette.

32Question

Dans quel sens est dirigée la normale nn de la facette ?

Réponse

Vers l’extérieur du domaine.

33Question

Quels termes du tenseur des contraintes représentent les contraintes normales ?

Réponse

Les termes diagonaux σ11\sigma_{11}, σ22\sigma_{22} et σ33\sigma_{33}.

34Question

Quels termes du tenseur des contraintes représentent les contraintes de cisaillement ?

Réponse

Les termes hors diagonale, tels que σ12\sigma_{12}, σ13\sigma_{13} et σ23\sigma_{23}.

35Question

En traction simple, quelle est la valeur de σ11\sigma_{11} ?

Réponse

σ11=F/S\sigma_{11}=F/S.

36Question

En traction simple, quelle est la valeur des autres termes du tenseur des contraintes ?

Réponse

Ils sont tous nuls.

37Question

En compression simple, quelle est la valeur de σ11\sigma_{11} ?

Réponse

σ11=−F/S\sigma_{11}=-F/S.

38Question

En cisaillement simple, quels termes du tenseur des contraintes sont non nuls ?

Réponse

Seuls σ12\sigma_{12} et σ21\sigma_{21} sont non nuls.

39Question

Quelle forme prend le tenseur des contraintes dans un repère des directions principales ?

Réponse

Il est diagonal et ne comporte plus de cisaillement.

40Question

Que représente la partie déviatorique σd\sigma^d ?

Réponse

Le cisaillement.

41Question

Quelles directions principales possède la partie déviatorique σd\sigma^d ?

Réponse

Les mêmes directions principales que le tenseur σ\sigma.

42Question

Quel effet un déplacement uniforme a-t-il sur un solide ?

Réponse

Il ne le déforme pas.

43Question

Dans quelle hypothèse l’étude des déformations présentée est-elle menée ?

Réponse

Dans l’hypothèse des petits déplacements (HPP).

44Question

Comment s’écrit la variation du déplacement entre points voisins ?

Réponse

dX=(∇X)⋅dxdX=(\nabla X)\cdot dx

45Question

Quelle valeur prend εij\varepsilon_{ij} dans un solide indéformable ?

Réponse

εij=0\varepsilon_{ij}=0

46Question

En traction simple, quelle formule donne l’allongement relatif ε11\varepsilon_{11} ?

Réponse

ε11=dll\varepsilon_{11}=\frac{dl}{l}

47Question

En cisaillement simple, quelle formule relie l’angle de glissement α\alpha à ε12\varepsilon_{12} ?

Réponse

α=2ε12\alpha=2\varepsilon_{12}

48Question

Quelle formule donne la rotation d’un fluide ?

Réponse

Ω=12rot⁡V\Omega=\frac12\operatorname{rot}V

49Question

Quelle condition caractérise un mouvement irrotationnel ?

Réponse

rot⁡V=0\operatorname{rot}V=0

50Question

Que relie la loi de comportement en mécanique des solides ?

Réponse

Le tenseur des contraintes au tenseur des déformations.

51Question

Comment la loi de comportement est-elle déterminée pour un matériau ?

Réponse

Elle est mesurée par des essais de traction.

52Question

Quelle relation lie les déformations transversales en traction simple ?

Réponse

ε2=ε3=−νε1\varepsilon_2=\varepsilon_3=-\nu\varepsilon_1

53Question

Quelle relation relie la contrainte de cisaillement simple à la déformation et à l’angle de cisaillement ?

Réponse

σ12=2Gε12=Gα\sigma_{12}=2G\varepsilon_{12}=G\alpha

54Question

Quelle relation inverse relie εij\varepsilon_{ij} à σij\sigma_{ij} ?

Réponse

εij=1+νEσij−νEσkkδij\varepsilon_{ij}=\frac{1+\nu}{E}\sigma_{ij}-\frac{\nu}{E}\sigma_{kk}\delta_{ij}

55Question

Quelle formule relie μ\mu, GG, EE et ν\nu ?

Réponse

μ=G=E2(1+ν)\mu=G=\frac{E}{2(1+\nu)}

56Question

Quelle formule exprime λ\lambda en fonction de EE et ν\nu ?

Réponse

λ=Eν(1+ν)(1−2ν)\lambda=\frac{E\nu}{(1+\nu)(1-2\nu)}

57Question

À quel état équivaut la partie sphérique σmI\sigma_m I ?

Réponse

À un état hydrostatique de pression p=−σmp=-\sigma_m.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 19 questions sur Contraintes et déformations des solides.

1. Pour établir le bilan des forces sur un domaine continu, quelle distinction faut-il faire entre les efforts extérieurs ?

2. Une facette de frontière reçoit une force de contact répartie sur sa surface : quelle grandeur représente la force par unité de surface exercée par le milieu extérieur ?

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