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RAAI Formation
Résistance des matériaux · cours 5 sur 5 · 14 min de lecture

La torsion simple

Reconnaître une sollicitation de torsion, calculer τ = Mt·r / IG, et vérifier la condition de résistance τmax ≤ Rpg.

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1. Définition

Une poutre est sollicitée en torsion quand, à chaque extrémité, les actions se réduisent à deux couples égaux et opposés. Exemple d'application : la barre de torsion d'une suspension automobile, un arbre de transmission, un tournevis.

2. Angle unitaire de torsion

θ = α / L — θ en rad/mm, α angle total en rad, L en mm

3. Contrainte tangentielle τ

La contrainte en un point est proportionnelle à la distance r de ce point à l'axe : nulle au centre, maximale à la surface (r = d/2). Ce sont des contraintes de cisaillement.

τ = Mt · r / IG — Mt en N·mm, IG en mm⁴, τ en MPa

Arbre plein

IG = π·d⁴ / 32
IG/r = π·d³ / 16

Arbre creux

IG = π·(D⁴ − d⁴) / 32

4. Condition de résistance

τmax ≤ Rpg  avec  Rpg = Rg / s

Attention aux concentrations de contraintes : rainure de clavette, épaulement, gorge… τmax réel = τ₀ × kt. Le module d'élasticité transversal G dépend du matériau :

Acier
G = 80 000
Cuivre
G = 44 700
Aluminium
G = 26 200
Caoutchouc
G = 4 à 8

En images

Arbre soumis à deux moments de torsion opposés : τ = Mt·v/IG, et l'angle de torsion qui croît avec la longueur

Pour aller plus loin

À retenir
  • Torsion = deux couples égaux et opposés aux extrémités.
  • τ est maxi à la surface (r = d/2), nulle sur l’axe.
  • Rainures et épaulements concentrent les contraintes : τmax = τ₀ × kt.

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