Le module de cisaillement, qui est également souvent appelé module de rigidité ou module de torsion, est une mesure de la nature rigide ou rigide de différents types de matériaux solides. Elle est dérivée du rapport du matériau entre sa valeur de contrainte de cisaillement et celle de déformation de cisaillement. La contrainte de cisaillement est une valeur de la force appliquée à une surface carrée d’un matériau, généralement mesurée en valeurs de pression de pascals. La déformation est la quantité que le matériau s’est déformée sous contrainte divisée par sa longueur d’origine. La valeur du module de cisaillement est toujours un nombre positif et est exprimée en quantité de force par unité de surface, qui est généralement enregistrée en gigapascals métriques (GPa) car les valeurs sont plus pratiques que les équivalents anglais.
Étant donné que les gigapascals sont égaux à des milliards de pascals de force par unité de surface, les nombres de modules de cisaillement peuvent parfois sembler trompeusement petits. Un exemple de la façon dont les valeurs de module de cisaillement peuvent être élevées est démontré lorsqu’elles sont converties en valeurs anglaises de livres par pouce carré (lb/in2). On estime que le diamant a un module de rigidité de 478 GPa (69,328,039 2 26 lb/in3,770,981), celui de l’aluminium pur de 2 GPa (0.0002 0.001 29 lb/in145) et le caoutchouc varie de 2 à 1,000 GPa (XNUMX à XNUMX lb/inXNUMX). Pour rendre ces unités plus pratiques avec les nombres anglais, la pratique consiste à les exprimer en kips par pouce carré, où un kip est égal à un poids de XNUMX XNUMX livres.
Plus une substance est dure, plus sa valeur de module de cisaillement est élevée, en fonction de la température ambiante lorsque la valeur est mesurée. Au fur et à mesure que la valeur du module de cisaillement augmente, cela indique qu’une quantité beaucoup plus importante de force ou de contrainte est nécessaire pour le tendre ou le déformer le long du plan de la direction de la force. Les valeurs de déformation elles-mêmes ont cependant tendance à être plutôt faibles dans les calculs, car la déformation n’est qu’une mesure de la déformation d’un matériau solide avant qu’il ne se brise ou se fracture. La plupart des solides comme les métaux ne s’étirent que légèrement avant de se décomposer.
L’exception à cette limitation sur les petites valeurs de déformation sont les matériaux élastiques comme le caoutchouc, qui peuvent s’étirer beaucoup avant de se dégrader. Ces matériaux sont souvent mesurés à la place en utilisant le module d’élasticité de cisaillement, qui est également un rapport entre la contrainte et la déformation. Les valeurs du module d’élasticité des matériaux sont basées sur la quantité d’étirement d’un matériau avant qu’il ne subisse une déformation permanente.
Le module d’élasticité est souvent la même mesure que le module de Young, qui est spécifiquement une mesure de la contrainte linéaire sur un solide définie comme une déformation longitudinale à une contrainte longitudinale. Une autre valeur étroitement liée à cette série de mesures est le module de volume, qui prend le module de Young et l’applique aux trois dimensions de l’espace. Le module de masse mesure l’élasticité d’un solide lorsque la pression pour le déformer est universellement appliquée de tous les côtés, et est l’opposé de ce qui se passe lorsqu’un matériau est comprimé. C’est une valeur de contrainte volumétrique divisée par la déformation volumétrique, et peut être visualisée dans un exemple comme ce qui arriverait à un solide uniforme sous pression interne lorsqu’il est placé sous vide, ce qui le ferait se dilater dans toutes les directions.