Teorema de Saint-Venant

Se conoce como teorema de Saint-Venant a la afimación: La sección simplemente conexa con resistencia a la torsión mecánica máxima es un círculo.

[1]​ El teorema honra la memoria del matemático y mecánico francés Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (1797 – 1886).

En mecánica de sólidos deformables, es habitual utilizar el modelo de viga o barra, donde una dimensión es mucho mayor que las otras dos.

Así, es posible calcular en función de la coordenada X, relacionando las cargas mecánicas con propiedades del material y la sección perpendicular a dicha dirección preferente.

Cuanto mayor sea la sección, menores serán las deformaciones ante una carga dada.

Así, un problema típico del cálculo de estructuras busca calcular la forma y posición de una sección que minimice el área (y por tanto el material empleado) al soportar unos determinados esfuerzos.

El teorema de Saint-Venant enuncia la configuración óptima para una viga maciza (sin huecos), que soporta esfuerzos de torsión.

Dado un dominio simplemente conexo D en un plano con área A, radio

Donde el supremo se toma mediante cálculo variacional sobre todas las posibles funciones diferenciables que tienen como contorno D. La existencia de dicho supremo se puede demostrar como consecuencia de la desigualdad de Poincaré.

Saint-Venant[2]​ conjeturó en 1856 que de todos los dominios posibles D de igual área A, el círculo era el que tenía una mayor rigidez torsional, es decir:

[3]​ Otra demostración de este teorema fue dada por Davenport.