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Accueil/Ingénierie/Cercle de Mohr et transformation des contraintes

Cercle de Mohr et transformation des contraintes

État de contraintes planes σx, σy, τxy : cercle de Mohr, contraintes sur l’élément tourné, contraintes principales, τmax et angle θp.

Le cercle de Mohr est la forme graphique des mêmes équations de rotation du tenseur. On traite ici un état local de contraintes planes ; les critères de rupture, les contraintes 3D, la plasticité et les concentrations de contraintes ne sont pas modélisés.

État de contraintes initial

80 MPa
-20 MPa
35 MPa

Rotation de l’élément

24°

Un θ positif tourne l’élément physique ; sur le cercle de Mohr, le point correspondant parcourt l’angle 2θ. Les signes de τ peuvent différer d’un manuel à l’autre.

Mesures

Contrainte principale σ191.0MPa
Contrainte principale σ2-31.0MPa
Cisaillement max. τmax61.0MPa
Angle principal θp17.5°
Transformée σx′89.5MPa
Transformée τx′y′-13.7MPa

Graphiques

À propos du modèle

Le cercle de Mohr est l’écriture graphique de la transformation du tenseur des contraintes en état de contraintes planes. À partir des contraintes normales σx, σy et du cisaillement τxy, le centre C = (σx + σy)/2 et le rayon R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²) donnent tout de suite les contraintes principales σ1, σ2 = C ± R et le cisaillement maximal dans le plan τmax = R. Une rotation physique de l’élément d’un angle θ correspond à un déplacement du point sur le cercle de 2θ : les formules portent cos 2θ et sin 2θ. À l’écran : l’élément tourné et le point dans le plan σ–τ ; les boutons placent la facette principale ou celle de cisaillement maximal. C’est un calcul local élastique de transformation : pas de critère de résistance, ni de contraintes hors plan, ni de concentrateurs, ni de plasticité, ni d’anisotropie.

Public : Résistance des matériaux et construction mécanique : état de contraintes planes, facettes principales.

Notions clés

  • cercle de Mohr
  • transformation des contraintes
  • contraintes principales
  • cisaillement maximal
  • contraintes planes
  • facette principale

Comment ça marche

Centre C = (σx + σy)/2, rayon R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²). Contraintes principales σ1,2 = C ± R, cisaillement maximal dans le plan τmax = R. Une rotation de l’élément de θ correspond à un déplacement du point sur le cercle de Mohr de 2θ ; les boutons placent la facette principale ou celle de cisaillement maximal.

Formules

C = (σx + σy)/2, R = sqrt(((σx − σy)/2)^2 + τxy^2)
σ1,2 = C ± R; tan(2θp) = 2τxy/(σx − σy); τmax = R

Questions fréquentes

Pourquoi le point se déplace-t-il de 2θ sur le cercle de Mohr ?
Dans les formules de transformation du tenseur figurent cos 2θ et sin 2θ. Une rotation physique de l’élément d’un angle θ se lit donc comme un déplacement sur le cercle du double de cet angle.
Le cercle prédit-il la plasticité ou la rupture ?
Non. Il transforme seulement un état local de contraintes planes. Pour juger de la résistance, il faut comparer σ1, σ2 et τmax à un critère : plus grande contrainte principale, Tresca ou von Mises.