Contraintes thermiques
Le terme de contraintes thermiques relève également d’un abus de langage puisque toutes les contraintes sont d’ordre mécanique. Il s’agit simplement de contraintes d’origine thermique liées à la présence d’un gradient de température au sein de la pièce considérée. Notons que les matériaux présentant de très faibles coefficients de dilatation thermique, tels que les Invars, sont peu sensibles à ce type de contrainte et aux déformations qui y sont associées. Ils présentent ainsi une stabilité dimensionnelle remarquable à température basse et modérée. Ce type de contrainte siège dans des pièces, par exemple des aubes fixes de turboréacteurs dans le domaine aéronautique, présentant des variations d’épaisseur entre le bord d’attaque et le corps de l’aube d’une part et le bord de fuite d’autre part. À un instant donné, la température dans le corps est supérieure à la température au niveau du bord de fuite. La tendance à la contraction du bord de fuite est donc plus importante et en conséquence la partie la plus épaisse exerce des contraintes de traction sur cette partie plus mince. La déformation purement élastique qui en résulte s’exprime en fonction du gradient de température \(\Delta T\) et du coefficient de dilatation thermique \(\alpha\) du matériau.
\(\epsilon = \alpha \cdot \Delta T\)
La contrainte s’exprime par :
\(\sigma _\textrm{thermique}= E \cdot \alpha \cdot \Delta T\)
Généralement, ces contraintes provoquent une fissuration prématurée du bord de fuite. Les contraintes d’origine thermique ne sont pas des contraintes résiduelles en ce sens qu’elles ne sont pas permanentes. Dès lors qu’il n’y a plus de gradient de température, dans le cas du moteur à froid pour l’exemple choisi, alors ces contraintes, temporaires, disparaissent.