Flashcards : Tenseur des contraintes et contraintes principales (72 cartes)

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1Question

Qu’étudie la mécanique des milieux continus à l’intérieur d’un solide déformable ?

Réponse

Les déformations et les contraintes.

2Question

Comment s’écrit un vecteur dans la base canonique ?

Réponse

a=axex+ayey+azeza = a_x e_x + a_y e_y + a_z e_z.

3Question

Comment un tenseur d’ordre 2 peut-il être représenté après le choix d’une base ?

Réponse

Par une matrice.

4Question

Qu’est-ce qu’un tenseur d’ordre 2 ?

Réponse

Un objet mathématique représentable par une matrice après le choix d’une base.

5Question

Qu’est-ce qu’une contrainte en mécanique des milieux continus ?

Réponse

Une force par unité de surface appliquée à un élément de matière par le milieu ou l’extérieur.

6Question

Comment note-t-on le vecteur contrainte associé à la facette de normale sortante ene_n ?

Réponse

σ(en)\sigma(e_n)

7Question

Que représente la projection du vecteur contrainte sur la normale à la facette ?

Réponse

La contrainte normale.

8Question

Que représente la projection du vecteur contrainte dans la facette ?

Réponse

La contrainte tangente.

9Question

À quoi correspond une contrainte normale positive selon la convention des milieux continus ?

Réponse

À la traction.

10Question

Que permet de déterminer la connaissance des vecteurs contraintes sur trois faces perpendiculaires ?

Réponse

L’état des contraintes sur toute facette.

11Question

Comment calculer le vecteur contrainte d’une facette de normale unitaire en=(α,β,γ)e_n=(\alpha,\beta,\gamma) ?

Réponse

Cn=αCx+βCy+γCzC_n=\alpha C_x+\beta C_y+\gamma C_z.

12Question

Que représente CxC_x dans la relation entre le tenseur des contraintes et la base ?

Réponse

Cx=σexC_x=\sigma e_x.

13Question

Que dit le théorème de Cauchy sur le cisaillement de deux plans perpendiculaires ?

Réponse

Leurs contraintes de cisaillement ont la même valeur.

14Question

Quelle propriété caractérise le tenseur des contraintes ?

Réponse

Il est symétrique.

15Question

Dans un pont mixte acier-béton, quelle sollicitation verticale crée un chargement vertical ?

Réponse

Un cisaillement vertical.

16Question

Quel auteur et quel guide sont associés au cisaillement à l’interface d’un pont mixte ?

Réponse

Setra, Guide des ouvrages Mixtes.

17Question

Dans quelle base une matrice symétrique réelle est-elle diagonalisable ?

Réponse

Dans une base orthonormée.

18Question

Qu’est-ce que le repère principal des contraintes ?

Réponse

Une base orthonormée dans laquelle le tenseur des contraintes est diagonal.

19Question

Que sont les contraintes principales ?

Réponse

Les valeurs propres du tenseur des contraintes.

20Question

Qu’est-ce qu’un invariant d’un tenseur ?

Réponse

Un nombre calculé à partir du tenseur qui ne dépend pas de la base.

21Question

Combien d’invariants caractérisent un tenseur symétrique ?

Réponse

Trois invariants.

22Question

Quelle est la formule du premier invariant des contraintes ?

Réponse

J1=tr⁡(σ)=σI+σII+σIIIJ_1=\operatorname{tr}(\sigma)=\sigma_I+\sigma_{II}+\sigma_{III}

23Question

Quelle est la formule du déviateur des contraintes ?

Réponse

s=σ−13tr⁡(σ)Is=\sigma-\frac{1}{3}\operatorname{tr}(\sigma)I

24Question

Que permet de déterminer le cercle de Mohr sur un plan incliné quelconque ?

Réponse

Les contraintes sur ce plan.

25Question

Quelles grandeurs de contrainte le cercle de Mohr permet-il de déterminer ?

Réponse

Les contraintes principales et le cisaillement maximal.

26Question

Quelles directions le cercle de Mohr permet-il de déterminer ?

Réponse

Les directions des contraintes principales.

27Question

Que représente le cercle de Mohr pour un élément infinitésimal donné ?

Réponse

Son état de contrainte.

28Question

De quoi le cercle de Mohr est-il indépendant pour un élément infinitésimal donné ?

Réponse

Du repère choisi.

29Question

Que représente chaque point du cercle de Mohr ?

Réponse

L’état de contrainte sur une facette.

30Question

À quoi correspondent les intersections du cercle de Mohr avec l’axe de cisaillement nul ?

Réponse

Aux contraintes principales.

31Question

Quelle résistance le matériau idéal de l’exemple offre-t-il à la traction et à la compression ?

Réponse

Une résistance infinie.

32Question

Quelle est la résistance au cisaillement du matériau idéal de l’exemple ?

Réponse

20 MPa.

33Question

Quelle relation vérifient les cosinus directeurs α, β et γ d’une normale unitaire ?

Réponse

α2+β2+γ2=1\alpha^2+\beta^2+\gamma^2=1

34Question

Comment s’exprime la contrainte normale σₙ dans le repère principal ?

Réponse

σn=α2σI+β2σII+γ2σIII\sigma_n=\alpha^2\sigma_I+\beta^2\sigma_{II}+\gamma^2\sigma_{III}

35Question

Que délimite le tricercle de Mohr pour une facette de normale donnée ?

Réponse

La zone des contraintes normale et tangentielle.

36Question

Quelles contraintes le tricercle de Mohr permet-il de visualiser ?

Réponse

Les contraintes principales et le cisaillement maximal.

37Question

Quelle information le tricercle de Mohr ne donne-t-il pas ?

Réponse

L’orientation d’un plan soumis à des contraintes données.

38Question

Quels ouvrages la mécanique des milieux continus aide-t-elle à modéliser ?

Réponse

Le pont de Tancarville et la tour Montparnasse.

39Question

Quel phénomène du train la mécanique des milieux continus permet-elle d’analyser ?

Réponse

La fatigue du train.

40Question

Quels éléments du pont de Bizerte la mécanique des milieux continus permet-elle d’analyser ?

Réponse

Les pieux du pont de Bizerte.

41Question

Quels sont les vecteurs de la base canonique ?

Réponse

exe_x, eye_y et eze_z.

42Question

Comment note-t-on les coordonnées d’un vecteur selon les axes canoniques ?

Réponse

axa_x, aya_y et aza_z.

43Question

De quoi dépend la représentation d’un même vecteur ?

Réponse

De la base choisie.

44Question

De quoi dépend la représentation d’un tenseur ?

Réponse

De la base choisie.

45Question

En quelles unités la contrainte s’exprime-t-elle ?

Réponse

En pascals, équivalant à des newtons par mètre carré.

46Question

Quel ordre de grandeur est indiqué pour la contrainte ?

Réponse

De 10 à 1000 MPa.

47Question

Quelle relation lie la force élémentaire à la surface dSdS et au vecteur contrainte ?

Réponse

dF=σ(en) dSdF = \sigma(e_n)\,dS

48Question

Que représentent les composantes σij\sigma_{ij} du tenseur des contraintes ?

Réponse

Les projections des vecteurs contraintes sur les directions de la base.

49Question

Quelles égalités entre contraintes de cisaillement résultent de l’équilibre des moments ?

Réponse

σxy=σyx,σxz=σzx,σyz=σzy\sigma_{xy}=\sigma_{yx},\quad \sigma_{xz}=\sigma_{zx},\quad \sigma_{yz}=\sigma_{zy}

50Question

Dans un pont mixte, quel est le rôle des goujons ?

Réponse

Éviter le glissement de la dalle en béton.

51Question

Dans une tour, quelle sollicitation le vent crée-t-il dans les voiles du noyau ?

Réponse

Du cisaillement.

52Question

Quelle référence est associée au cisaillement dans les voiles du noyau d’une tour ?

Réponse

J. Sadek/setec TPI, Tour Triangle.

53Question

Dans une tour, quel effort le cisaillement des voiles produit-il dans les linteaux ?

Réponse

Un effort tranchant important.

54Question

Comment doivent être ferraillés les linteaux d’une tour soumis à un effort tranchant important ?

Réponse

Ils doivent être fortement ferraillés.

55Question

Qu’est-ce qu’une valeur propre λ\lambda de la matrice AA ?

Réponse

Un réel associé à un vecteur non nul XX tel que AX=λXAX=\lambda X.

56Question

Qu’est-ce qu’un vecteur propre XX de la matrice AA ?

Réponse

Un vecteur non nul tel que AX=λXAX=\lambda X pour une valeur propre λ\lambda.

57Question

Que représentent les racines de det⁡(A−λI)\det(A-\lambda I) ?

Réponse

Les valeurs propres de la matrice AA.

58Question

Comment déterminer un vecteur propre associé à λ\lambda ?

Réponse

On calcule le noyau de A−λIA-\lambda I en résolvant (A−λI)X=0(A-\lambda I)X=0.

59Question

Dans un repère principal, quelles contraintes sont nulles ?

Réponse

Les contraintes de cisaillement.

60Question

Quelle est la formule de la pression hydrostatique en fonction de J1J_1 ?

Réponse

p=−13J1p=-\frac{1}{3}J_1

61Question

Que traduit le premier invariant des contraintes ?

Réponse

La traction ou la compression isotrope, agissant simultanément dans toutes les directions.

62Question

Quelle composante le déviateur des contraintes ne comporte-t-il plus ?

Réponse

La composante hydrostatique.

63Question

Que permet de retrouver le cercle de Mohr pour un couple donné de contraintes normales et de cisaillement ?

Réponse

L’orientation du plan soumis à ces contraintes.

64Question

Que permet de vérifier le cercle de Mohr lorsqu’un critère de rupture est associé à un matériau ?

Réponse

La résistance du matériau.

65Question

Pourquoi le plan des contraintes normale et tangentielle convient-il à la définition des critères de rupture ?

Réponse

Parce que le cercle de Mohr est indépendant du repère.

66Question

Quelles sont les dimensions de la section de l’éprouvette de l’exemple ?

Réponse

10 cm × 10 cm.

67Question

Comment l’éprouvette de l’exemple est-elle sollicitée jusqu’à rupture ?

Réponse

En traction simple.

68Question

Que cherche-t-on à déterminer dans l’exemple de l’éprouvette ?

Réponse

Si elle rompt, et, le cas échéant, à quelle force et selon quel angle.

69Question

Que représentent les cosinus directeurs α, β et γ d’une facette ?

Réponse

Les composantes de sa normale dans le repère principal.

70Question

Quelle relation lie la norme du vecteur contrainte à σₙ et τ dans le repère principal ?

Réponse

α2σI2+β2σII2+γ2σIII2=σn2+τ2\alpha^2\sigma_I^2+\beta^2\sigma_{II}^2+\gamma^2\sigma_{III}^2=\sigma_n^2+\tau^2

71Question

Quelle est l’expression de J2J_2 en fonction de tr⁡(σ2)\operatorname{tr}(\sigma^2) et de tr⁡(σ)\operatorname{tr}(\sigma) ?

Réponse

J2=12tr⁡(σ2)−16(tr⁡σ)2J_2=\frac{1}{2}\operatorname{tr}(\sigma^2)-\frac{1}{6}(\operatorname{tr}\sigma)^2.

72Question

Comment les contraintes principales peuvent-elles être ordonnées sans perte de généralité ?

Réponse

σI≥σII≥σIII\sigma_I\geq\sigma_{II}\geq\sigma_{III}

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 33 questions sur Tenseur des contraintes et contraintes principales.

1. Quelle étude distingue la mécanique des milieux continus de la mécanique du point et de celle du solide indéformable ?

2. Une équipe veut analyser la fatigue d’une structure ferroviaire soumise à des sollicitations répétées. Laquelle de ces études relève d’une application de la mécanique des milieux continus ?

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