Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Beaucoup de pièces mécaniques sont soumises à la fois à des sollicitations mécaniques et thermiques. Et dans certains cas, les deux phénomènes sont couplés. Cet article présente les équations qui entrent en jeu, pour mettre en évidence ce couplage thermomécanique. Puis il donne quelques exemples d’application du couplage thermomécanique, en thermoélasticité et en thermoplasticité.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Nicolas RANC : Professeur agrégé à l’université de Paris X
INTRODUCTION
Beaucoup de pièces mécaniques sont soumises à la fois à des sollicitations mécaniques et thermiques. C’est le cas par exemple des aubes de turbines soumises à des températures élevées et aux efforts d’inertie, ou d’une pièce forgée qui s’échauffe quand elle se déforme. La simulation de tels problèmes peut nécessiter de résoudre à la fois un problème thermique (détermination du champ de température dans l’aube) et un problème mécanique (détermination de la contrainte dans l’aube).
Dans certains cas, il peut arriver que ces deux problèmes soient liés. Par exemple quand on chauffe une pièce, elle se dilate et donc se déforme. Si la pièce ne peut se déformer librement, on a création de contraintes. Une sollicitation thermique provoque une contrainte ou une déformation mécanique. Au contraire, si l’on déforme fortement un matériau métallique, il s’échauffe. Une sollicitation mécanique engendre alors un effet thermique. On dit que les problèmes de mécanique et de thermique sont couplés et on parle de couplage thermomécanique.
Le premier objectif de cet article est de déterminer les équations qui régissent ces deux problèmes et de mettre en évidence leur couplage. Le deuxième objectif est de donner quelques exemples d’application du couplage thermomécanique.
Dans cet article, on se limitera à l’étude des phénomènes thermomécaniques volumiques et notamment on ne s’intéressera pas au couplage thermomécanique intervenant au niveau du frottement entre solides. Pour déterminer les équations de la thermomécanique, on se placera toujours dans l’hypothèse des petites déformations.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Thermoplasticité
En anglais
2. Thermoélasticité
2.1 Loi de comportement thermoélastique
-
Dilatation thermique
Un matériau soumis à une variation de température dT se dilate (figure 3) : s’il peut se déformer librement, il passe d’une longueur
![]()
à une longueur
![]()
. La variation de longueur est proportionnelle à la variation de température.![]()
avec :
- α :
- coefficient de dilatation thermique linéique que l’on considérera par la suite indépendant de T.
La figure 2 b permet d’expliquer sommairement l’origine physique de la dilatation dans les matériaux solides. On considère deux températures différentes T et T + ΔT. La distance interatomique varie entre deux valeurs extrêmes caractérisées par des énergies potentielles d’agitation thermique opposées. Du fait de la non-linéarité de la force interatomique, la distance moyenne entre atomes (moyenne entre les distances extrêmales) augmente.
Dans les matériaux solides, les variations de longueur dues à la dilatation sont généralement faibles. On peut donc faire l’hypothèse
![]()
. On définit alors la déformation thermique εth pour une variation de température ΔT = T − T0 :![]()
...
à une longueur
. La variation de longueur est proportionnelle à la variation de température.
. On définit alors la déformation thermique εth pour une variation de température ΔT = T − T0 :
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Thermoélasticité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHATAIN (M.) - Comportements physique et thermomécanique des plastiques - . [A 3 110], traité Plastiques et Composites (1993).
-
(2) - CHOMEL (P.) - Comportement thermomécanique des alliages métalliques - . [BM 5 012], traité Génie mécanique (2000).
-
(3) - FELDER (E.) - Effets thermiques de la mise en forme - . [M 3 012], traité Matériaux métalliques (2001).
-
(4) - BEVER (M.B.), HOLT (D.L.), LITCHENER (A.L.) - The stored energy of cold work - . Progress in Materials Science, 17 (1973).
-
(5) - CHRYSOCHOOS (A.), LOUCHE (H.) - An infrared image processing to analyse the calorific effects accompanying strain localisation - . International Journal of Engineering Science, 38 :1759-1788 (2000).
-
(6) - TAYLOR (G.I.), QUINEY (H.) - The latent energy remaining in...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
