Sur cette page vous trouvez des sujets d'examens de Résistance des matériaux avec des propositions de solutions détaillées.

EXERCICE 1

Déterminer les moments d'inertie centraux et principaux de la section composée de la figure 1. Orienter les axes principaux sur la section et tracer le cercle de Mohr en utilisant les valeurs des moments d'inertie des axes initiaux et principaux.

EXERCICE 2

Déterminer l'orientation et les valeurs des contraintes normales principales et les contraintes tangentielles maximales de l'état de contrainte schématisé sur la Figure 2

(σ_x = -50 N/mm², σ_y =10 N/mm², τ_xy =-40 N/mm²). Orienter les axes principaux sur la facette initiale et montrer sur le cercle de Mohr les valeurs de ces contraintes et l'angle de l'axe principal (1).

EXERCICE 3

Tracer les diagrammes de l'effort tranchant, normal et moment fléchissant de l'arc de cercle tri-articulé de la Figure 3 et déduire les valeurs maximales de ces efforts.

CORRIGÉ

EXERCICE 1

Trouver une relation entre la distance b et le rayon r de la section composée (Figure 1b) pour que le moment produit I_zy soit nul.

Déterminer les valeurs et l'orientation des moments principaux centraux pour b = 100 mm et r = 80 mm.

On donne les caractéristiques géométriques d'une section en demi cercle de rayon r (Figure 1a):
S_x = πr²/2, y_g= 4r / 3π, x_g = 0, I_x = πr⁴ / 8, I_y = πr⁴ / 8.

EXERCICE 2

Tracer les diagrammes des efforts internes du portique articulé en B (Figure 2) sous le cas de charge indiqué.

EXERCICE 3

A l'aide d'une rosette à 45° fixée sur une plaque métallique soumise à des contraintes normales uniformes σ_x et σ_y (Figure 3), on mesure les déformations ε_x = 220×10^-6, et ε_y = 160×10^-6.

1. Déterminer les contraintes σ_x et σ_y .

2. Quelle est la valeur de la déformation relative mesurée par la jauge B orientée à 45°.

3. Quelle est la valeur de la contrainte tangentielle maximale.

4. Si la plaque est de 1.5 m de long, 1 m de large et 0.20 m d'épaisseur, déterminer le changement du volume de la plaque.

CORRIGÉ

EXERCICE 1

Un élément de structure de 600 mm de long est constitué d'une barre d'acier de 0.2 m de long et de 30 mm de diamètre, coaxialement soudée à une autre barre en cuivre de 400 mm de long.

Déterminer le diamètre de la barre en cuivre permettant d'obtenir des allongements égaux dans les deux barres, sous l'action d'une force axial de tension de 20 kN.

Déterminer dans ce cas les contraintes normales dans chaque matériau.

E_acier = 2 × 10⁵ N/mm², E_cuivre = 1.1 × 10⁵ N/mm²).

EXERCICE 2

Une poutre en bois lamellé-collé est constituée de 3 bandes de section de 200mm x 400mm chacune (Figure 2). La contrainte admissible de cisaillement des faces collées est de 20 N/mm².

Déterminer la force maximale P qu'on peut appliquer à l'extrémité libre d'une console de 2 m de long sans provoquer de glissement entre les bandes. Quelle est la contrainte normale maximale dans ce cas.

EXERCICE 3

Un arbre AB de longueur L est encastré à ses deux extrémités. Les diamètres des parties AC et BC sont d_a et d_b respectivement. Quelle est la longueur AC permettant une utilisation rationnelle du matériau (pour que les contraintes atteignent la limite admissible dans les deux tronçons simultanément) lorsque cet arbre est soumis à un moment de torsion M au point C.

EXERCICE 4

Une cheminée est construite en maçonnerie de densité de 2000 kg/m³. Les diamètres intérieur et extérieur sont de 4 m et 5 m respectivement.

Déterminer la hauteur maximale de la cheminée, si on veut éviter toute contrainte de traction au niveau de la base sous l'effet d'une pression de vent supposée constante sur la largeur de l'aire projetée de la cheminée et variant linéairement sur la hauteur suivant la loi: P = 0.03H kN/m²,

où H est la hauteur mesurée à partir de la base de la cheminée.

CORRIGÉ

EXERCICE 1

Déterminer la valeur maximale de q si la flèche admissible à l'extrémité libre de la poutre de la Figure 1 est limitée à L/100.

EXERCICE 2

Quelle est la capacité P_max du monte-charge schématisé sur la Figure 2 sachant que les sections des barres sont rectangulaires de 150 x 200 mm².

Quel est le rapport de la capacité d'un même monte- charge constitué de barres tubulaires ayant les mêmes aires que celles des sections rectangulaires, avec des diamètres intérieurs égaux à 100 mm. On donne :

E = 2×10⁵ N/mm², [σ] = 160 N/mm²

EXERCICE 3

Soit une poutre continue reposant sur 4 appuis dont les longueurs des travées sont respectivement KL, 2L, et L (Figure 3); K étant un nombre réel quelconque.
1) En utilisant la méthode des trois moments, Calculer les expressions des moments aux niveaux des appuis.
2) Etablir les diagrammes des efforts tranchants et moments fléchissants en considérant l'appui 2 une fois comme encastré ensuite comme appui double de rive. Comparer les flèches au milieu de la travée 3-4.

CORRIGÉ

EXERCICE 1

La Figure 1 représente la section droite d'un massif en béton. Déterminer le centre de gravité de cette section, l'orientation et les valeurs des moments principaux passant par l'origine O et tracer le cercle de Mohr correspondant.

EXERCICE 2

Le système de la Figure 2 repose sur deux appuis doubles en A et E et il est articulé au point B. Tracer les diagrammes des efforts internes sous le cas de charge indiqué.

EXERCICE 3

Un cas de charge provoque un état de contrainte en un point d'une structure. Les caractéristiques mécaniques du matériau (E, ν) et les contraintes normales qui agissent sur les facettes d'un élément plan sont supposées connues.

Peut-on déterminer les contraintes tangentielles correspondant à cet état de contrainte plan en utilisant une seule jauge électrique?.

Si oui, décrire la manière la plus simple qui permet de définir complètement cet état de contrainte, et déduire l'expression de la contrainte tangentielle dans ce cas.

CORRIGÉ

EXERCICE 1

L'arbre de la Figure 1 est constitué d'une barre en cuivre à l'interieur d'un cylindre creux en acier. Vérifier la résistance de l'arbre sous l'effet d'un moment de torsion M_x = 10 kN.m appliqué à l'extrémité libre de la console, et déterminer la rotation maximale sachant que le cuivre et l'acier sont solidaires.

On donne: E_acier = 2.1 x 10⁵ N/mm² , [τ]_acier = 80 N/mm² , E_cuivre = 0.7 x 10⁵ N/mm², [τ]_cuivre = 50 N/mm², et le coefficient de Poisson pour les deux matériaux ν= 0.3.

EXERCICE 2

Déterminer l'expression de l'effort normal dans la barre bi-encastrée de la figure 2 sous l'effet d'une variation de température ∆T. Le coefficient de dilatation thermique α et le module d'Young E sont supposés connus.

EXERCICE 3

Déterminer les angles d'inclinaisons φ de la force P excentrée par rapport à un seul axe (Figure 3) pour:
1- Eviter toute contrainte de compression au niveau de l'encastrement.
2- Avoir une distribution uniforme des contraintes au niveau de l'encastrement

Comparer les contraintes maximales dans les deux cas sachant que: P =10x10⁶ N, L = 1m, e = 18 cm et la section est carrée de coté a = 40 cm.

EXERCICE 4

Une console de section rectangulaire bxh est uniformément chargée. La contrainte normale admissible [σ], la contrainte tangentielle admissible [τ] et le module d'élasticité E sont donnés.

-Déterminer l'expression de la longueur limite L₀ au-dessous de laquelle la condition de résistance au cisaillement est prépondérante et au-dessus de laquelle la condition de résistance aux contraintes normales dûes à la flexion est prépondérante.

-Quelle est la longueur limite pour laquelle la console est élastiquement instable sous l'effet d'une force axiale P appliquée à l'extrimité libre (sans la charge uniforme).

CORRIGÉ

SUJETS :