## [Dilatation Thermique](/fr/node/64446) Définition La variation dimensionnelle réversible ou partiellement réversible d'un élément de structure due à une variation de température ; dans le cas linéaire on l'exprime par ΔL = α·L·ΔT où α est le coefficient de dilatation thermique du matériau, L la longueur initiale et ΔT la variation de température ; des champs thermiques non uniformes, des transformations de phase, le fluage ou des comportements non linéaires modifient cette relation. ## Principe Principe Une variation de température engendre des déformations proportionnelles au coefficient de dilatation thermique et à la variation de température ; si le mouvement est entravé, ces déformations thermiques se transforment en efforts et contraintes internes affectant la résistance, la stabilité et la tenue au service. ## Démonstration Démonstration Scénario illustratif → Situation : Une poutre en acier continue de 12 m est encastrée aux appuis et subit une hausse uniforme de température de 30 °C. Reconnaissance : Calcul de la dilatation libre ΔL = α·L·ΔT (valeur illustrative α pour l'acier ≈ 12·10−6/°C). Action : Le concepteur prévoit des appuis coulissants ou des joints de dilatation. Conséquence : Si le mouvement est permis, les efforts thermiques sont limités à la friction d'appui ; sinon, un effort axial thermique apparaît, produisant des contraintes qui peuvent dépasser la capacité des liaisons ou provoquer le flambement. ## Mauvaise application Mauvaise application Considérer la dilatation thermique comme négligeable pour tous les éléments ou confondre α avec la conductivité thermique. L'erreur sémantique est d'ignorer l'état de contrainte : présumer que la dilatation libre se produira alors que l'assemblage empêche le mouvement, ce qui sous‑estime les efforts induits. ## Conséquence Conséquence La reconnaissance correcte conduit à prévoir des dispositifs de mouvement (joints, appuis coulissants) et à calculer les efforts thermiques ; l'erreur conduit à des efforts axiaux, des fissures, du flambement, des ruptures de connexions ou une perte de serviceabilité et une fatigue accélérée aux concentrations de contrainte. ## Inversion Inversion Pour des températures élevées entraînant plasticité, fluage ou transformations de phase, la relation linéaire ΔL = α·L·ΔT cesse d'être applicable ; des gradients thermiques transitoires entraînent des déformations de torsion et des profils de contrainte qui dominent le comportement plutôt que la dilatation uniforme. ## Limite Limite Clairement inclus : éléments homogènes en comportement élastique linéaire soumis à une variation de température approximativement uniforme où α est pertinent. Cas limite : sections composées ou assemblages avec coefficients α différents (l'expansion différentielle génère des contraintes internes et éventuellement des désassemblages). Clairement exclu : variation dimensionnelle due au gonflement hygroscopique, au retrait ou à la dégradation chimique non liée à une déformation thermique instantanée. ## Tension sémantique Tension sémantique Accepter le mouvement (jeux, joints) contre maintenir la continuité structurelle (rigidité, alignement) : des tolérances serrées favorisent l'alignement mais augmentent les efforts de retenue ; laisser du jeu réduit les efforts mais peut nuire à la continuité et à la serviceabilité. ## Synthèse Synthèse La dilatation thermique est une réponse cinématique prévisible à la température qui ne devient problématique que si la géométrie et les liaisons convertissent ce mouvement en efforts internes ; la conception efficace sépare le problème du déplacement (ΔL) du problème des contraintes (retenue) et traite chacun par des détails adéquats.