Contrainte de cisaillement (HU)

Traduction anglaise : Shear stress

Dernière mise à jour : 05/09/2021

Contrainte mécanique appliquée de manière tangentielle à une face d'un matériau ; comme toute contrainte, elle s'exprime sous la forme du rapport d'une force à une surface (voir figure 1).

$ τ = \frac{F}{A} $

Avec :

• $ τ $ : contrainte de cisaillement (Pa) ;
• $ F $ : Force tangentielle à la face (N) ;
• $ A $ : Surface de la face (m^2) ;

</center>Figure 1 : La contrainte tangentielle appliquée sur la surface $ A $, parallèle à la force $ F $ est égale à $ τ $.</center>

Contrainte de cisaillement en mécanique des fluides

Une contrainte de cisaillement se développe sur chaque particule fluide chaque fois que l'on met un fluide en mouvement sur une surface fixe. Celle-ci est simplement due au gradient de vitesse qui existe entre le fluide d'une part, le fond et les parois d'autre part (voir figure 2). Ces contraintes de cisaillement provoquent une déformation angulaire du fluide, dont l'importance dépend de sa viscosité.

</center>Figure 3 : Le gradient de vitesse qui se développe à partir du fond (ou des parois), immobile(s), est à l'origine de contraintes de cisaillement qui s'applique sur toutes les particules fluides ainsi que sur les particules solides présentes dans l'écoulement.</center>

Une contrainte de cisaillement se développe également pour toute particule ou objet présent dans l'écoulement

</center>Figure 2 : La contrainte tangentielle appliquée sur la surface $ A $, parallèle à la force $ F $ est égale à $ τ $.</center>

, par opposition aux contraintes normales qui sont appliquées de manière orthogonale a la surface. C'est le rapport d'une force à une surface. Elle possède donc la dimension d'une pression, exprimée en pascals ou pour les grandes valeurs en mégapascals (MPa).

Une contrainte de cisaillement apparaît chaque fois que l'on applique simultanément deux forces inégales sur un élément de fluide.

Le cas le plus classique est celui des fluides soumis à une contrainte de cisaillement du fait d'un gradient de vitesse. Les contraintes de cisaillement ont une action tangentielle aux parois, et sont donc complémentaires des forces normales dues à la pression. La contrainte de cisaillement joue un rôle très important dans le transport solide car elle conditionne l’entraînement des sédiments.