Résistance des matériaux et types d'efforts

Résistance et rigidité des matériaux

La résistance est la capacité de soutien matériel face à l'action des forces, tandis que la rigidité du matériau est la résistance à la déformation qu'il possède.

Types de charges

• Charge statique : appliquée progressivement à partir de zéro jusqu'au maximum de la charge.
• Charge dynamique : s'applique à une certaine vitesse sur le corps qui doit la supporter. Elle se divise en charge subite, choc et choc sans effort forcé.
• Charge subite : s'applique à son maximum de valeur instantanément.

Forces internes et types d'efforts

La force interne provient d'un élément résistant et est transmise par une section plane de celui-ci.

• Résistance à la traction : contrainte perpendiculaire à la section transversale du corps qui tend à allonger les fibres.
• Compression : l'effort est une tension négative car le sens de la charge tend à raccourcir les fibres de la pièce.
• Flexion : agissant sur un corps qui tend à se courber, provoquant l'étirement de certaines fibres et la compression d'autres.
• Force de cisaillement : contenue dans la section et a tendance à couper la pièce en faisant glisser les sections concernées.
• Effort de couple (torsion) : se produit lorsque les forces tendent à tordre la pièce sur son axe.
• Effort composé : association de plusieurs efforts agissant sur les solides.
• Effort de flambement : effort combiné de la flexion et de la compression.

Loi de Hooke et tension

La tension est l'effort par unité de surface. La loi de Hooke concerne les forces agissant sur un solide et la déformation produite, en indiquant la proportionnalité : une charge double produit une déformation double, et ainsi de suite. La tension maximale qui détermine la limite de l'application de la loi de Hooke est la limite de proportionnalité.

Règles pour l'élaboration des schémas

• Calculer les réactions de la poutre.
• La poutre est sectionnée et les segments de charge constante sont analysés.
• On obtient les efforts de ces segments.
• Dans la section où se trouve une charge concentrée, il y aura un saut dans le diagramme de cisaillement.
• Dans la section où se trouve une charge concentrée, il y aura un changement de pente dans le diagramme des moments fléchissants.
• Lorsque la contrainte de cisaillement vaut 0, le moment fléchissant (MF) est maximum.
• Avant de dessiner le diagramme de moment fléchissant, il faut tracer les efforts de coupe (cisaillement).

Classification de la flexion

• Flexion pure : dans n'importe quelle section de cette pièce, il n'existe que le moment fléchissant.
• Flexion simple : dans la section de cette pièce, il y a le moment fléchissant et le cisaillement.
• Flexion composée : dans n'importe quelle section de cette pièce, il y a le moment fléchissant, le cisaillement et la contrainte normale.

Diagramme de l'essai de traction

Sur un cylindre en acier, on applique un effort de traction qui augmente progressivement à partir de zéro, représentant les déformations et les tensions qui surgissent :

• Limite de proportionnalité : période d'allongement proportionnel aux charges.
• Limite d'élasticité : le point E est la limite élastique. La zone OE est élastique car, quand la charge s'arrête, l'éprouvette revient à la normale ; mais au-delà de E, une déformation permanente se produit.
• Limite d'influence (écoulement) : la section EF est légèrement courbe. La zone plastique est visible à partir du point F.