cisaillement

Le cisaillement est un concept fondamental en mécanique des milieux continus qui décrit une contrainte ou une déformation résultant d’une force appliquée parallèlement à une surface interne, provoquant un glissement relatif entre les couches adjacentes. Il s’oppose ainsi à la traction ou à la compression, où les forces agissent perpendiculairement à la surface considérée.

La contrainte de cisaillement, notée tau (τ), correspond à la force tangentielle par unité de surface agissant sur un plan donné. Elle se calcule généralement par τ = Ft / A, où Ft est la composante de la force parallèle au plan et A son aire. L’orientation du plan et celle du glissement déterminent la distribution des contraintes internes dans le matériau.

La déformation de cisaillement, ou cisaillement angulaire, est le glissement relatif entre des plans parallèles. Elle se caractérise par un angle γ (gamma), appelé strain de cisaillement, qui mesure le décalage angulaire entre les éléments voisins. Pour de petites déformations, γ peut être interprété comme une variation d’angle; dans l’analyse des milieux continus, on peut aussi exprimer le cisaillement par des composantes telles que γxy = ∂u/∂y + ∂v/∂x, où u et v sont les déplacements dans les directions x et y.

Domaines d’application et phénomènes associés. En génie des matériaux, le cisaillement détermine la résistance et la ductilité des pièces, avec des critères comme la résistance au cisaillement et l’endommagement lié au glissement. En géotechnical, la résistance au cisaillement des sols est décrite par des critères de Mohr–Coulomb (cohésion c’ et angle de frottement interne φ’). En fluides, le cisaillement résulte d’un gradient de vitesse et est relié à la viscosité via τ = μ γ̇, où μ est la viscosité et γ̇ le taux de cisaillement.