27.5 : Chargement par impact

La charge d'impact se produit lorsqu'un objet en mouvement entre en collision avec une structure stationnaire, telle qu'une tige avec une section-transversale uniforme fixée à une extrémité. Dans ces conditions, la tige absorbe l’énergie cinétique de l’objet frappant, entraînant une déformation et le développement ultérieur de contraintes. Lorsque la tige revient à sa position d'origine et atteint sa contrainte maximale, l'énergie absorbée, initialement manifestée sous forme d'énergie cinétique, se transforme entièrement en énergie de déformation.

Dans les cas de déformation élastique, où le matériau reprend sa forme initiale sans dommage permanent, l'énergie de déformation accumulée au point de déformation maximale est équivalente à l'énergie cinétique de l'objet en mouvement. Cette équivalence suppose qu'aucune énergie n'est perdue à cause de la chaleur ou du rebond, une idéalisation que l'on ne trouve généralement pas dans les environnements pratiques. De cette relation, on peut déduire la contrainte maximale subie par la tige en fonction de la vitesse et de la masse de l'objet frappant et du module d'élasticité de la tige.

Les hypothèses formulées dans cette analyse conduisent à une approche conservatrice de la conception technique, garantissant que les structures peuvent résister à des forces inattendues. Cette approche aboutit souvent à une ingénierie excessive, intégrant des facteurs de sécurité pour tenir compte des pertes d'énergie et d'autres dynamiques non couvertes par le modèle théorique.