Le tenseur des déformations est un tenseur symétrique d'ordre 2 servant à décrire l'état de déformation local résultant de contraintes. L'état de déformation d'un solide est décrit par un champ tensoriel, c'est-à-dire que le tenseur des déformations est défini en tout point du solide. On parle de ce fait de champ de déformation. Dessin symétrique a imprimer le. Dans le cadre de l'élasticité linéaire, le tenseur des déformations est relié au tenseur des contraintes par la loi de Hooke généralisée. Définition de l'opérateur des déformations [ modifier | modifier le code]
Le tenseur des déformations vise à caractériser en un point la variation de longueur d'un segment à la suite de la transformation subie par le milieu. La déformation du milieu peut être décrite par la fonction (supposée suffisamment régulière) qui, à un point A du milieu, associe son transformé A':
Soit un segment AB qui se transforme en A '
B '. Le tenseur des déformations permet de quantifier. On a en effet:
On peut donc écrire:
où
est le gradient de la transformation.
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L'allongement relatif vaut (exprimée en distances algébriques):
Sachant que
et
où est la composante de selon l'axe x 1, cet allongement vaut:
On reconnaît un taux d'accroissement de la fonction, et si l'on se place en petites déformations, on peut remplacer ce taux d'accroissement par la dérivée de, ce qui donne:
De manière plus générale:
Coefficients dus au cisaillement [ modifier | modifier le code]
Effet de déplacement par le cisaillement. Les autres termes ( i ≠ j) sont les, demi-variations de l'angle droit d'un petit volume de matière cubique avant déformation. En effet, un carré ABCD, où [ AB] est parallèle à x 1 et [ AD] est parallèle à x 2, se transforme en un losange AB'C'D', symétrique selon la première bissectrice du plan. La tangente de l'angle vaut:. Dessin symétrique a imprimer les. Pour les petites déformations, on a
ainsi que
avec u 2 ( A) = 0. Ainsi,
Si l'on considère maintenant le segment [ AD]:
Une rotation n'étant pas une déformation, on peut supposer que les deux angles sont égaux, quitte à faire pivoter le losange et ainsi
Note: dans l'article Déformation élastique, l'angle défini vaut le double de l'angle défini ici.
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Une déformation est dite incompressible si elle s'effectue sans variation de volume en tout point du corps. En particulier, les déformations plastiques s'effectuent sans variation de volume. Déformations principales [ modifier | modifier le code]
Il existe une base orthonormée telle que le tenseur des contraintes est une matrice diagonale (voir Matrice symétrique > Décomposition spectrale):. Les directions sont appelées directions principales, et les déformations ε I, ε II et ε III sont les déformations principales. Les déformations principales sont les valeurs propres du tenseur, et les directions propres, ses vecteurs propres. Dessin symétrique a imprimer de. Les valeurs propres λ vérifient l'équation
où I est la matrice identité; les déformations principales sont donc les solutions en λ de cette équation. Rappelons que la trace est invariante par changement de base (voir Matrices semblables), donc
et ainsi en petites déformations, la variation relative de volume vaut
Contrairement aux contraintes principales, la notion de déformation principale est assez peu utilisée pour le calcul.
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