L'énergie de déformation totale correspond à la quantité d'énergie nécessaire pour déformer un objet. Cette énergie est stockée sous forme d'énergie potentielle à l'intérieur même du matériau soumis à la contrainte. Calculer l'énergie de déformation permet de déterminer la quantité d'énergie emmagasinée dans un objet, laquelle sera restituée dès que la force appliquée sera relâchée.
Selon l'ouvrage « Solid Mechanics » de S. M. A. Kazimi, cette énergie se définit comme le travail effectué, c'est-à-dire la force appliquée multipliée par la distance parcourue, le tout divisé par deux. Cependant, le calcul de l'énergie de déformation totale dépend des informations dont vous disposez déjà sur le matériau ainsi que sur les forces auxquelles il est soumis.
Ce dont vous aurez besoin
- Le module de Young du matériau soumis à la contrainte
Instructions
Méthode de calcul
- Déterminez la longueur initiale de l'objet, c'est-à-dire sa dimension avant l'application de la force. Notez cette valeur sous « l ».
- Déterminez l'aire de la section de l'objet. Notez cette valeur sous « A ».
- Déterminez la force appliquée à l'objet, si celle-ci n'est pas déjà connue.
- Élevez la valeur de la force au carré, puis multipliez ce résultat par la longueur « l » obtenue à l'étape 1. Conservez cette valeur pour la suite du calcul.
- Divisez la valeur obtenue à l'étape 4 par 2.
- Divisez ensuite le résultat de l'étape 5 par l'aire « A ».
- Divisez enfin la valeur obtenue à l'étape 6 par le module de Young du matériau. Ce résultat final correspond à l'énergie de déformation totale.
La formule récapitulative
L'ensemble de ces étapes peut être résumé par la formule suivante :
U = F² × l / (2 × A × E)
Où U représente l'énergie de déformation totale, F la force appliquée, l la longueur initiale de l'objet, A l'aire de sa section transversale et E le module de Young du matériau.
Conseils pratiques
Pour obtenir un résultat cohérent, veillez à utiliser des unités compatibles du Système international : la longueur en mètres (m), l'aire en mètres carrés (m²), la force en newtons (N) et le module de Young en pascals (Pa). L'énergie de déformation sera alors exprimée en joules (J). Cette méthode s'applique particulièrement aux matériaux soumis à une déformation élastique, c'est-à-dire capables de retrouver leur forme initiale une fois la force supprimée.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007032122.html