Centre de gravité

Bonjour
Dans le cadre d'un projet, j'étudie le matériau béton armé.
Le comportement du béton se caractérise par un diagramme appelé "parabole rectangle" qui représente la contrainte, en fonction de la déformation. Je cherche à calculer à partir de ce diagramme, l'effort résultant dans le béton ainsi que sa position. Pour cette dernière, cela revient à calculer le centre de gravité de l'aire délimitée par la courbe.
L'équation de la courbe entre $0$ et $1$ est "parabolique" de degré $n$, avec $n$ pouvant valoir $ 2$, $3$ ou $4$. Elle correspond à ceci. $$
y=1-(1-x)^{n}.

$$ En exprimant $x$ en fonction de $y$ nous avons $\ x=1-(1-y)^{\frac{1}{n}}\ $ entre $1$ et $x_2,\ y=1$.
Je souhaite calculer l'abscisse du centre de gravité sous la courbe entre les points $x_1$ et $x_2$.
Je calcule le centre de gravité à l'aide d'intégrales de la manière suivante (ce qui revient à travailler sur de petits rectangles d'aire $(x.dy)$ ou $(y.dx)$ et de centre de gravité $x/2$ ou $y/2$ selon la coordonnée recherchée). $$

x_G=\frac{\int_{y}^{}{x/2.xdy}}{\int_{x}^{}{y.dx}}.

$$ Sur mon schéma, les valeurs de $x_1, y_1$, et $x_2$ sont connues.

Ma problématique est que je ne parviens pas à retrouver la valeur $x_G$ de la partie hachurée en rouge ce qui fausse le calcul final.
Sur ce morceau, je trouve l'équation suivante $$ x=1-(1-y)^{\frac{1}{n}}+x_1.

$$ Je calcule ensuite l'intégrale pour $y$ allant de $y_1$ à $1$, en élevant l'expression ci-dessus au carré, mais le résultat est faux.
J'ai effectué le test avec entre $0$ et $1$ une droite ce qui amènerait la partie hachurée en rouge à un triangle. Je retrouve bien la position du centre de gravité pour un triangle. Mais dans le cas de la parabole, impossible de trouver l'erreur.
Je vous remercie d'avance pour votre aide.
Bonne journée.106948

Réponses

  • Je ne vois pas trop d'où tu sors ton expression pour $x_G$. $x_G$ s'exprime comme une intégrale double.

    Pour ce qui est du calcul de $x_G$ on a l'expression générale suivante $\displaystyle x_G=\dfrac{1}{S}\iint_D x \;dx dy$ où $D$ est le domaine d'intégration (ici la surface hachurée en rouge) et $S$ est l'aire de la surface rouge qui vaut $\int_{x_1}^1 f(x) dx - (1-x_1)y_1$ dans ton cas. Avec $f:x\mapsto 1-(1-x)^n$.

    Donc tu dois calculer $\displaystyle x_G=\dfrac{1}{S}\int_{x_1}^1\int_{y_1}^{f(x)} x \;dy dx$,
  • Bonjour et merci pour ta réponse.

    L'expression vient de mon cours de RDM ;-) je n'ai jamais vu l'expression du centre de gravité sous forme d'une intégrale double. Ca m'a l'air compliqué :-S
    C'est ce que j'ai essayé d'expliquer dans le 1er post, Par exemple dans le cas de xG on considère que sous la courbe on a des petits rectangles de largeur dy, de hauteur x avec comme centre de gravité x/2. D'où la formule finale du centre de gravité.

    Mon doute pour le coup se situe au niveau de l'expression de la courbe entre x1 et 1..est ce que celle ci te semble cohérente?

    Merci d'avance:-)
  • OK je crois que j'ai compris l'histoire avec les rectangles.

    Si tu prends un petit rectangle infinitésimal (dans la surface rouge), son aire sera égale à $(1-x)dy$ et son centre de gravité aura une abscisse de : $(1+x)/2$ (à mis chemin entre 1 et x quoi).

    Donc ton intégrale devient : $\displaystyle x_G=\frac{\int_{y}^{}{(1-x)(1+x)/2dy}}{\int_{x}^{}{y.dx}}=\frac{\int_{y}^{}{(1-x^2)/2dy}}{\int_{x}^{}{y.dx}}$

    et l'expression pour $x$ en fonction de $y$ est : $x=1-(1-y)^{\frac{1}{n}}$

    PS. d'ailleurs en développant mon expression précédente on retombe sur ça...
  • Évidemment !!::o
    Vraiment un énorme merci j’avais la tête dans le guidon.
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