Comment réussir votre examen MSStc1 (partie Statique)
Alexandre DANESCU / février 2013
Statique : (TD1, TD2, TD3) - un problème aux limites
Pour résoudre un problème d’élasticité 1il faut :
1. Identifier le domaine D(le solide déformable)
2. Identifier les conditions aux limites ; trois types des conditions aux limites sont possibles :
(a) sur une partie ∂Dtla contrainte σn =Tdest imposée (si la partie est libre alors Td=0,
si l’extérieur exerce une pression p0alors Td=p0n;d’autres situations sont possibles...)
(b) sur une partie ∂Dule déplacement u=udest imposé (si c’est un encastrement ud=0,
etc.)
(c) sur une partie ∂Dmdeux parties complémentaires de σn et usont imposée. Par exemple,
c’est la cas d’une frontière plane (lubrifiée) entre un bloc solide posé sur un support très
rigide (comme dans le problème du TD3). Dans ce cas u3= 0 (pas de déplacement
vertical) et (σn)1= (σn)2= 0 (ce qui conduit à σ13 =σ23 = 0 et qui signifie pas de
cisaillement à l’interface solide/support).
Pour que le problème soit bien posé, il faut que 2∂D =∂Dt∪∂Du∪∂Dm(trois conditions
scalaires en tout point). Il est possible que une partie (ou deux) parmi les trois ci-dessus soient
vides. C’est la physique du problème (description de l’énoncé) qui détermine les conditions
aux limites. Si a ce stade de l’exercice vous n’avez pas tous les conditions aux limites, dans
certains cas vous pouvez continuer... observez par la suite les conditions compatibles avec la
solution et completer le problème aux limites.
3. Très souvent, c’est la symétrie du problème qui détermine la classe dans laquelle se trouve la
solution. Voici les situations les plus classiques :
•Pour un problème posé sur une sphère, avec des conditions aux limites qui possèdent la
symétrie sphérique, on cherche une solution u= (ur(r),0,0).
•Pour un problème posé dans un domaine cylindrique avec des conditions aux limites qui
respectent la symétrie de révolution (autour de l’axe du cylindre) on cherche une solu-
tion u= (ur(r),0, uz(z)) (avec (r, θ)coordonnées polaires dans le plan normal à l’axe du
cylindre et zl’axe du cylindre).
•Pour un problème posé dans un domaine parallélépipède et des conditions aux limites ap-
propriées, la solution est un champ déplacement affine (donc les tenseurs des déformations
et des contraintes sont constants).
1. La plupart des problèmes ne possèdent pas une solution analytique. On discute dans ce document des
stratégies pour trouver des solutions analytiques pour les problèmes rencontrés en TD et/ou à l’examen écrit. Ce
document n’est pas exhaustif ; des modifications sont nécessaires pour inclure des situations plus complexes. En
particulier on suppose ici que les forces volumiques sont nulles.
2. à un ensemble de mesure nulle près ; pour introduire les forces ponctuelles dans la théorie, il y a besoin d’un
formalisme plus détaillé, basé sur les distributions.
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