20.8 : Concentrations de contraintes

Le concept de concentration de contraintes est crucial pour comprendre comment les matériaux réagissent aux contraintes de flexion, en particulier lorsqu'il existe des irrégularités ou des discontinuités dans la géométrie du matériau. Normalement, la contrainte dans un élément symétrique soumis à une flexion pure est supposée être uniformément répartie sur toute la section-transversale. Cependant, cette hypothèse n’est pas valable lorsqu’il existe des variations dans la géométrie de la section-transversale ou la présence d’entailles et de trous.

Le facteur de concentration de contraintes quantifie l'augmentation des contraintes aux points de discontinuité. C'est le rapport de la contrainte maximale au niveau de la discontinuité à la contrainte nominale calculée pour la section-uniforme. Ce facteur est essentiel dans l'ingénierie de conception pour garantir que les structures peuvent résister aux contraintes sans rupture, en particulier aux points où les contraintes sont amplifiées en raison d'irrégularités géométriques.

Par exemple, dans une plaque avec une entaille en forme de U-soumise à une contrainte de flexion, le facteur de concentration des contraintes augmente avec la netteté de la géométrie de l'entaille. De même, pour une barre ronde avec un trou circulaire soumis à une flexion pure, le facteur de concentration des contraintes dépend du rapport entre le diamètre du trou et le diamètre de la barre. Cette relation illustre qu'à mesure que le diamètre du trou augmente par rapport au diamètre de la barre, le facteur de concentration des contraintes augmente.