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Pages pour les contributeurs déconnectés en savoir plus Pour les articles homonymes, voir Statique. Le torseur des actions mécaniques, parfois abusivement appelé torseur statique, est largement utilisé pour modéliser les actions mécaniques lorsqu'on doit résoudre un problème de mécanique tridimensionnelle en utilisant le principe fondamental de la statique. Le torseur des actions mécaniques est également utilisé en résistance des matériaux. On utilisait autrefois le terme de dyname [1]. Une action mécanique est représentée par une force, ou une répartition de forces créant un couple. Une action de contact — effet d'une pièce sur une autre — peut se décrire localement par une force et/ou un couple; force comme couple sont des grandeurs vectorielles, elles ont chacune trois composantes par rapport au repère lié au référentiel de l'étude, supposé galiléen. On peut donc décrire une action de contact par un tableau de six nombres, les six composantes des vecteurs. Toutefois, l'effet d'un bras de levier fait que la force contribue à « l'effet de couple » de l'action; il faut donc préciser le point d'application de la force.

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Pour résoudre un problème de statique ou de dynamique du solide, il faut calculer le moment de toutes les forces par rapport à un même point. Avec le formalisme des torseurs, on parle de « transporter les torseurs » en un même point. Lorsque l'on transporte le torseur, la première colonne (composantes X, Y, Z) ne change pas, mais la seconde (L, M, N) est modifiée par le moment de la force. On utilise les termes de: Soit une force appliquée en un point A. En un point B quelconque de l'espace, il est possible de définir un vecteur moment de cette force,. Par construction, le champ des moments est équiprojectif, c'est donc un torseur des actions mécaniques. La force représente une interaction entre deux corps. Le torseur est une représentation de l'effet mécanique de l'interaction. Si les corps sont appelés i et j, l'action de j sur i est habituellement notée « j / i » ou bien « j → i ». Le champ des moments est donc noté ou bien. Deux torseurs peuvent-être décrits: - le torseur équivalent: qui est la réduction du système de force en une force résultante et un moment résultant.

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Un contact entre deux pièces 1 et 2 fait en général intervenir une distribution de forces: la zone de contact réelle est une surface Σ d'aire non nulle, on peut donc définir une densité de force en chaque point de la surface. Le torseur représentant l'action de contact est la somme de tous ces torseurs: où dS est un élément de surface infinitésimal autour du point M. La résultante de ce torseur est la somme des forces: Au point de contact, une pièce ne peut transmettre un effort à une autre que si le mouvement relatif est bloqué. Dans le modèle des liaisons parfaites, on ne considère que la transmission d'effort par obstacles; il n'y a pas d' adhérence ni de frottement. En génie mécanique, les différents types de contact sont décrits par onze liaisons mécaniques modèle, définies par la norme ISO 3952-1. Une liaison mécanique bloque certaines translations et certaines rotations relatives. On peut donc connaître la forme qu'aura le torseur d'action réduit au point de contact si l'on connaît la liaison entre les pièces.

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C'est une sorte de relation de Chasles pour les indices. Chaîne cinématique et liaisons parfaites L'utilisation des torseurs cinétiques est particulièrement intéressante lorsque l'on a une chaîne cinématique, c'est-à-dire un ensemble de pièces en contact les unes avec les autres. En effet, les torseurs cinématiques peuvent alors se simplifier: les contacts interdisent certains mouvements relatifs, et donc forcent à zéro certaines composantes des éléments de réduction du torseur en certains points particuliers. Supposons que l'on a une chaîne formée de n pièces numérotées de 0 à n - 1 (0 étant habituellement le bâti de la machine ou bien le sol). Dans le cas d'une chaîne fermée, on peut écrire: ce qui fournit une équation torsorielle, donc six équations scalaires pour un problème spatial, ou bien trois équations scalaires pour un problème plan. Par la loi de composition des mouvements, cette équation peut se développer: Torseur cinématique des liaisons parfaites Nous considérons les onze liaisons définies par la norme ISO 3952-1.

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Pour minimiser le nombre de calculs, on transporte les torseurs là où il y a plus d'inconnues, c'est-à-dire en A:. Soit: La loi de composition des mouvements nous donne:. D'où:. On a donc:. Et enfin:. On remarquera au passage que la troisième équation (l'équation des vitesses de rotation) était inutile. Notes et références Bibliographie Michel Combarnous, Didier Desjardins et Christophe Bacon, Mécanique des solides et des systèmes de solides, Dunod, coll. « Sciences sup », 2004, 3 e éd. ( ISBN 978-2-10-048501-7) José-Philippe Pérez, Cours de Physique: mécanique: Fondements et applications, Masson, coll. « Masson Sciences », 2001, 6 e éd., 748 p. ( ISBN 978-2-10-005464-0) Jean-Louis Fanchon, Guide de mécanique, Nathan, 2007, 543 p. ( ISBN 978-2-09-178965-1), p. 190-194 Voir aussi Torseur Torseur statique Torseur dynamique Torseur cinétique Portail de la physique

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Le solide est à un instant donné en rotation avec la vitesse angulaire Ω autour de cet axe (Δ) dont la direction est celle du vecteur. Cet axe est appelé axe instantané de rotation. Dans le cas d'un mouvement plan, on définit ainsi le centre instantané de rotation. On notera deux choses: Le vecteur vitesse de rotation représente un changement d'orientation du solide dans le référentiel. Il est nul dans le cas d'une translation, y compris une translation curviligne. Il peut donc être nul alors que le centre de gravité décrit un cercle, comme dans le cas de la translation circulaire; La relation [1] permet de définir un vecteur vitesse (un moment) dans tout l'espace réel, y compris en des points en dehors de la pièce. On peut voir cette extrapolation de la manière suivante: la pièce a été taillée dans un gros bloc, et l'on détermine la vitesse qu'aurait eu le point du bloc primaire. Ceci est à la base de la notion de point coïncident; en particulier, cela permet de déterminer la vitesse du centre du moyeu d'une liaison pivot.

Considérons un système composé d'un piston (noté 1), d'une bielle (notée 2) et d'un vilebrequin (noté 3), le bâti étant noté 0. La longueur OB de manivelle vaut 30 mm, la longueur AB de la bielle vaut 80 mm. Le système tourne avec une fréquence N = 3 000 tr/min. Quelle est la vitesse du piston V( A ∈1/0) lorsque le vilebrequin fait un angle ( x, OB) = 150 °? Les coordonnées des points sont (en mètre):. La loi de composition des mouvements s'écrit:. Il est à noter que l'on peut aussi considérer la chaîne cinématique fermée 0 → 1 → 2 → 3 → 0, ce qui nous donne l'équation équivalente:. Toutes les composantes sont exprimées dans le repère; on omettra donc d'indiquer le repère afin d'alléger la notation. D'après la nature des liaisons, on a: liaison 1/0 pivot-glissant d'axe Ax:; liaison 1/2 pivot-glissant d'axe Az:; liaison 2/3 pivot d'axe Bz:; liaison 3/0 pivot d'axe Oz: avec ω z (3/0) = π × N/30 = 314 rad s −1. On applique la simplification des problèmes plans: On vérifie que l'on n'a pas plus de trois inconnues.