Module de cisaillement

Module de cisaillement: Schéma de principe du cisaillement.

En résistance des matériaux, le module de cisaillement, aussi appelé module de glissement, module de Coulomb ou second coefficient de Lamé, est une grandeur physique propre à chaque matériau et qui intervient dans la caractérisation des déformations causées par des efforts de cisaillement.

La définition du module de cisaillement $G$ est :
$G \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ \frac {\tau_{xy}} {\gamma_{xy}} = \frac{F/A}{\Delta x/l} = \frac{F l}{A \Delta x}$
où (cf. image ci-contre) :

$τ x y = F / A$ est la contrainte de cisaillement ;

$F$ est la force ;

$A$ est l'aire sur laquelle la force agit ;

$γ x y = Δ x / l = tan θ$ est le déplacement latéral relatif, et $θ$ est l'écart à l'angle droit ;

$Δ x$ est le déplacement latéral ;

$l$ est l'épaisseur.

Le module de cisaillement a la dimension d'une contrainte et est généralement exprimé en GPa (gigapascals) ou en newtons par millimètre carré.
À titre d'exemple, le module de cisaillement de l'acier vaut environ 81 000 N/mm² soit 81 GPa.

Dans le cas de matériaux isotropes, il est relié au module d'élasticité $E$ et au coefficient de Poisson $ν$ par l'expression :
$G = \frac {E}{2(1+\nu)}$ .
Voir aussi

Module d'élasticité

Coefficient de Poisson

Viscoanalyseur

Cisaillage

v · Module de Young ( $E$ ) • Module de cisaillement ( $G$ ) • Module de compression ( $K$ ) • Premier coefficient de Lamé ( $λ$ ) • Coefficient de Poisson ( $ν$ ) • Module d'onde de compression ( $M$ , P-wave modulus)

Formules de conversion

Les propriétés élastiques des matériaux homogènes, isotropes et linéaires sont déterminées de manière unique par deux modules quelconques parmi ceux-ci. Ainsi, on peut calculer chacun à partir de deux d'entre eux en utilisant ces formules.

$(\lambda,\,G)$ $(E,\,G)$ $(K,\,\lambda)$ $(K,\,G)$ $(\lambda,\,\nu)$ $(G,\,\nu)$ $(E,\,\nu)$ $(K,\, \nu)$ $(K,\,E)$ $(M,\,G)$

$K=\,$ $\lambda+ \tfrac{2G}{3}$ $\tfrac{EG}{3(3G-E)}$ $\tfrac{\lambda(1+\nu)}{3\nu}$ $\tfrac{2G(1+\nu)}{3(1-2\nu)}$ $\tfrac{E}{3(1-2\nu)}$ $M - \tfrac{4G}{3}$

$E=\,$ $\tfrac{G(3\lambda + 2G)}{\lambda + G}$ $\tfrac{9K(K-\lambda)}{3K-\lambda}$ $\tfrac{9KG}{3K+G}$ $\tfrac{\lambda(1+\nu)(1-2\nu)}{\nu}$ $2G(1+\nu)\,$ $3K(1-2\nu)\,$ $\tfrac{G(3M-4G)}{M-G}$

$\lambda=\,$ $\tfrac{G(E-2G)}{3G-E}$ $K-\tfrac{2G}{3}$ $\tfrac{2 G \nu}{1-2\nu}$ $\tfrac{E\nu}{(1+\nu)(1-2\nu)}$ $\tfrac{3K\nu}{1+\nu}$ $\tfrac{3K(3K-E)}{9K-E}$ $M - 2G\,$

$G=\,$ $\tfrac{3(K-\lambda)}{2}$ $\tfrac{\lambda(1-2\nu)}{2\nu}$ $\tfrac{E}{2(1+\nu)}$ $\tfrac{3K(1-2\nu)}{2(1+\nu)}$ $\tfrac{3KE}{9K-E}$

$\nu=\,$ $\tfrac{\lambda}{2(\lambda + G)}$ $\tfrac{E}{2G}-1$ $\tfrac{\lambda}{3K-\lambda}$ $\tfrac{3K-2G}{2(3K+G)}$ $\tfrac{3K-E}{6K}$ $\tfrac{M - 2G}{2M - 2G}$

$M=\,$ $\lambda+2G\,$ $\tfrac{G(4G-E)}{3G-E}$ $3K-2\lambda\,$ $K+\tfrac{4G}{3}$ $\tfrac{\lambda(1-\nu)}{\nu}$ $\tfrac{2G(1-\nu)}{1-2\nu}$ $\tfrac{E(1-\nu)}{(1+\nu)(1-2\nu)}$ $\tfrac{3K(1-\nu)}{1+\nu}$ $\tfrac{3K(3K+E)}{9K-E}$

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Mécanique des milieux continus

Formules de conversion
Les propriétés élastiques des matériaux homogènes, isotropes et linéaires sont déterminées de manière unique par deux modules quelconques parmi ceux-ci. Ainsi, on peut calculer chacun à partir de deux d'entre eux en utilisant ces formules.
	$(\lambda,\,G)$	$(E,\,G)$	$(K,\,\lambda)$	$(K,\,G)$	$(\lambda,\,\nu)$	$(G,\,\nu)$	$(E,\,\nu)$	$(K,\, \nu)$	$(K,\,E)$	$(M,\,G)$
$K=\,$	$\lambda+ \tfrac{2G}{3}$	$\tfrac{EG}{3(3G-E)}$			$\tfrac{\lambda(1+\nu)}{3\nu}$	$\tfrac{2G(1+\nu)}{3(1-2\nu)}$	$\tfrac{E}{3(1-2\nu)}$			$M - \tfrac{4G}{3}$
$E=\,$	$\tfrac{G(3\lambda + 2G)}{\lambda + G}$		$\tfrac{9K(K-\lambda)}{3K-\lambda}$	$\tfrac{9KG}{3K+G}$	$\tfrac{\lambda(1+\nu)(1-2\nu)}{\nu}$	$2G(1+\nu)\,$		$3K(1-2\nu)\,$		$\tfrac{G(3M-4G)}{M-G}$
$\lambda=\,$		$\tfrac{G(E-2G)}{3G-E}$		$K-\tfrac{2G}{3}$		$\tfrac{2 G \nu}{1-2\nu}$	$\tfrac{E\nu}{(1+\nu)(1-2\nu)}$	$\tfrac{3K\nu}{1+\nu}$	$\tfrac{3K(3K-E)}{9K-E}$	$M - 2G\,$
$G=\,$			$\tfrac{3(K-\lambda)}{2}$		$\tfrac{\lambda(1-2\nu)}{2\nu}$		$\tfrac{E}{2(1+\nu)}$	$\tfrac{3K(1-2\nu)}{2(1+\nu)}$	$\tfrac{3KE}{9K-E}$
$\nu=\,$	$\tfrac{\lambda}{2(\lambda + G)}$	$\tfrac{E}{2G}-1$	$\tfrac{\lambda}{3K-\lambda}$	$\tfrac{3K-2G}{2(3K+G)}$					$\tfrac{3K-E}{6K}$	$\tfrac{M - 2G}{2M - 2G}$
$M=\,$	$\lambda+2G\,$	$\tfrac{G(4G-E)}{3G-E}$	$3K-2\lambda\,$	$K+\tfrac{4G}{3}$	$\tfrac{\lambda(1-\nu)}{\nu}$	$\tfrac{2G(1-\nu)}{1-2\nu}$	$\tfrac{E(1-\nu)}{(1+\nu)(1-2\nu)}$	$\tfrac{3K(1-\nu)}{1+\nu}$	$\tfrac{3K(3K+E)}{9K-E}$

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