Mat aima Tic !... Hélas ! Tic est mort !

Jeu de mots stupide circulant en séance de TD, 1962-1963

Cette partie sur l'élasticité se présente en fait comme un sous-ensemble de la résistance des matériaux, mais adaptée aux problèmes de mécanique physique qui sont les nôtres.

Ainsi, l'expérience montre que si l'on crée des tensions \(\theta_{ij}\) à l'intérieur d'un cristal (tractions sur la surface par exemple), il apparaît une polarisation \(P_u\) par unité de volume. C'est le phénomène de l'effet piézoélectrique qui consiste en l'apparition d'un champ électrique interne sous l'effet d'une déformation.

Il est peut-être l'apanage de certains systèmes cristallins (comme le quartz \(\alpha\)) dans lesquels les \(P_u\) sont des combinaisons linéaires de ces \(\theta_{ij}\).

Dans un corps intrinsèquement piézoélectriques, la propriété disparaît au-dessus d'une température dite de Curie (plusieurs centaines de degrés Celcius), mais au retour à une température plus basse, le phénomène réapparaît.

Un phénomène connexe est celui de la piézorésistance (ou encore élasto-résistance), aptitude du matériau à changer de conductivité électrique sous l'effet d'une déformation. Cette variation de conductivité peut être liée à des effets purement géométriques (cas des conducteurs usuels).

Pour un fil en traction, la variation relative de résistance est fonction linéaire (facteur de jauge G) de la variation relative de longueur. Elle peut être liée à une modification des propriétés électroniques des matériaux semi-conducteurs. Le facteur de jauge du silicium monocristallin dépend de l'orientation cristalline, du dopage et de la température.

Les coefficients de piézorésistance (longitudinal et transversal) traduisent la variation relative de résistivité suivant les axes respectivement parallèle et orthogonal à la déformation.

On trouvera des applications de toutes ces questions dans la rubrique Conférences sur les capteurs.

I. Premières notions en élasticité
Module d'élasticité ou module de Young. Coefficient de Poisson. Parallélépipède soumis à des efforts normaux. Coefficients de Lamé. Module de rigidité.
II. Premières applications de base en élasticité
Flexions d'une barre : flexion circulaire et cas général. Application au calcul des flèches (poutre encastrée, poutre posée). Torsion d'un fil cylindrique.
III. Tenseurs en élasticité
Tenseur des efforts : résultante des efforts de tension sur un élément de volume, symétrie du tenseur des efforts, effort sur un élément de surface d'orientation quelconque. Tenseur des déformations locales. Propriétés des tenseurs Efforts et Déformations.
IV. Relation déformation - tension. Propagation des vibrations
Relation entre les tensions et les déformations ; cas du milieu isotrope. Propagation des vibrations dans un milieu solide isotrope : ondes longitudinales et ondes transversales.
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