Dilatation thermique

Cette unité d’enseignement a pour objectif de donner les éléments de base permettant d’effectuer un choix de matériau pour une application mécanique donnée. Les matériaux seront classés en grandes familles et les principaux types de comportement et de rupture des matériaux seront présentés par famille. A l’issue de ce cours vous saurez lire et utiliser les données d’une feuille de propriétés d’un matériau et utiliser des indices de performances pour effectuer un choix de matériau.α). Les grandes familles de matériaux. Essais et observations, origine physique, modélisation• Ce polycopié est organisé en chapitres qui suivent plus ou moins le déroulement des séances de cours. Vous trouverez à la fin de chaque chapitre une fiche résumé. Les notions synthétisées dans ces fiches résumés sont les notions minimales à connaître à l’issue de ce cours et sur lesquelles vous serez interrogés lors de l’examen final. unidimensionnelle, indices de performance. Exemples de relation microstructure/propriétés. Cas des polymères : élastomères, thermoplastique et résines, comment le module d’Young et le coefficient de dilatation thermique évoluent selon le degré de réticulation et la température. ◊ ED 3 :Exploitation d’un essai de traction simple, détermination du module d’Young, de la limite d’élasticité, de la contrainte maximum et de l’allongement à rupture. Application : détermination du seuil de plastification d’une pièce soumise à un chargement non-uniaxial.

Tout résultat obtenu, même inattendu, est un résultat qu’il convient d’analyser.

Préciser les objectifs de l’étude réalisée lors de la séance de travaux pratiques. Vous justifierez alors les moyens mis en places (partie 3) et le protocole expérimental (partie 4) vis-à-vis de ces objectifs. On ne vous demande pas dans un compte rendu de TP de mettre par écrit ce que vous avez fait durant la séance, mais d’expliquer (brièvement mais clairement) pourquoi l’expérience a été conduite de cette manière compte tenu de ce qu’on cherche à déterminer.• Décrire le traitement des données mis en œuvre pour analyser les résultats (ex : comment à partir d’une mesure d’effort, trace-t-on la contrainte ?). Discuter, le cas échéant, les hypothèses inhérentes à ce traitement et les éventuels écarts à ces hypothèses qui se produisent lors de la séance de TP (ex. la section utilisée pour calculer la contrainte est la section initiale, mais le matériau se déforome beaucoup, cette hypothèse est discutable)

La maîtrise de nouveaux matériaux a permis de véritables révolutions dans l’histoire des technologies. Les grandes périodes de la préhistoire sont d’ailleurs définies par les matériaux maîtrisés, âge de pierre, âge du bronze, du fer. Aujourd’hui, le nombre de matériaux ou en tout cas le nombre de références est considérable et en constante augmentation. La science des matériaux permet de concevoir de nouveaux matériaux adaptés à chaque nouvelle application technologique. La conception d’un nouvel objet technique peut passer par une sélection de matériau dans une base existante (objectif du cours de L3) mais aussi par la conception d’un nouveau matériau adapté au mieux à l’application visée et de son procédé de fabrication (objectifs des cours de M1 et M2). Cependant, même en se restreignant aux matériaux de structure, le nombre de matériaux reste considérable. L’objectif de ce cours n’est donc pas de les étudier de manière exhaustive, mais de se donner les éléments de compréhension permettant de trouver pour une application particulière la solution matériau la plus adaptée.

Le cours de cette année concernera donc les propriétés mécaniques (comportement thermo- élastique, plasticité, rupture différée par fatigue et rupture brutale, fragile ou ductile) des grandes familles de matériaux. L’accent sera mis sur les relations entre la structure du matériau et ses propriétés mécaniques. Ce lien est souvent le résultat d’un changement d’échelle entre le comportement des éléments constitutifs de la microstructure (échelle « micro ») et le comportement mécanique à l’échelle macroscopique (échelle « macro »), nous procéderons donc à des changements d’échelle. Prenons un exemple très simple, la détermination de la masse volumique du béton armé. La masse volumique peut-être caractérisée à l’échelle métrique. Elle est fonction de la fraction volumique de béton multipliée par la masse volumique du béton et de la fraction volumique d’acier multipliée par la masse volumique de l’acier. A une échelle inférieure, centimétrique, la masse volumique du béton sera fonction de la fraction volumique de granulats et de pâte cimentaire. Et ainsi de suite pour les échelles inférieures…