Génie des matériaux

Cette matière traite l’aspect de la mécanique des matériaux, et comporte trois parties. Elle commence par les lois simples et donne à l’étudiant les définitions des différents paramétres mécaniques à partir d’essais simples. Ensuite, il est donné la loi de Hooke généralisée, suivie par l’étude des états de contrainte et de déformations pour arriver à la notion de directions principales et contraintes principes. La partie élasticité se clôture par la définition des contraintes équivalentes et des critères de résistance. Par ailleurs, la mise en forme des matériaux par déformation plastique impose la connaissance des modèles de comportement plastique, c’est le but de la deuxième partie de cette matière. Le comportement des matériaux fragiles comportant des fissures est un savoir indispensable pour un étudiant en génie des matériaux. Une introduction à la mécanique de la rupture linéaire est présentée dans la troisième partie de ce cours, cette partie permet d’illustrer à l’étudiant la particularité du comportement des matériaux fragiles. Le programme est élaboré de sorte que sa présentation et son développement s’imprime fortement du sens physique, afin que l’étudiant acquière des compétences utiles et lui permettant de traiter efficacement des problèmes de la mécanique des matériaux auxquels il sera confronté.

Analyse d’une courbe traction/déchargement/compression dépassant la limite élastique du matériau; Illustration de l’écrouissage (effet de Baushinger) ; Illustration de la courbe déformation transversale en fonction de la déformation longitudinale (variation du coefficient de poison); Définition des contraintes vraies et des déformations vraies; Décomposition de la déformation totale en composante élastique et composante plastique; Les équations donnant la composante plastique des déformations dans un chargement tridimensionnel; Modèles de comportement élastique/plastique; Comportement élastique/parfaitement plastique; Comportement élastique avec écrouissage linéaire; Comportement élastique avec écrouissage en loi de puissance; Comportement élastique avec écrouissage en loi de Ramberg-Osgood.L’étudiant devra être capable d’utiliser les outils thermodynamiques afin de mener l’étude concrète des systèmes physico-chimiques à l’équilibre ou en cours d’évolution.

L’outil et concepts développés dans ce cours seront directement appliqués au cours de lecture utilisant les diagrammes de phases Connaissances préalables recommandées: Structure de la matière, probabilité et statistique, cristallographie, thermodynamique Contenu de la matière: Thermodynamique : (4 semaines) 1- rappels des définitions de base : système, phase, constituant, variables et fonctions d’état, expressions des compositions, premier et second principe, 2- rappels fondamentaux sur les conditions d’équilibre : potentiel chimique et relations de Gibbs, équilibre vrai et apparent, stabilité, métastabilité, 3- systèmes multi-constitués : grandeurs partielles, modèles de solutions idéales, régulières et interstitielles.L’objectif de ce cours est de présenter les principes qui régissent les relations entre l’élaboration, la microstructure et les propriétés mécaniques des métaux. Il est présenté surtout les principaux métaux et leurs alliages. Connaissances préalables recommandées: Science des matériaux, Structure de la matière, Thermodynamique Statistique Contenu de la matière: Cristallographie : 2 semaines Réseau direct (notions fondamentales, notations cristallographiques, propriétés des réseaux) ; Réseau réciproque ; Symétries cristallines ; Loi de Bragg (Diffraction, construction d’Ewald, cas des électrons) ;

Distributions des intensités diffractées (Facteur de diffusion atomique, facteur de structure, application à des alliages) ; Méthodes expérimentales (Méthode de Debye-scherrer, méthode de Laue, etc.)L’objet de ce cours est la présentation de la méthode des éléments finis et de son implémentation pratique sur ordinateur. On y trouvera tous les détails de la programmation effective de la méthode, une introduction aux techniques de maillages adaptatifs et la résolution de problèmes de conception et d’optimisation. Connaitre les principes théoriques, mathématiques et techniques, accompagnés d’exemples et d’exercices d’application.Cet enseignement permet à l’étudiant l’assimilation des techniques d’élaboration et de caractérisation mécaniques et physiques céramiques techniques utilisés dans l’industrie. Il lui permet également la compréhension des techniques d’élaboration des bimatériaux de types céramique-métal et de leurs mécanismes d’adhésion.   Il donne les connaissances nécessaires sur l’importance des ces matériaux dans les performances économiques et techniques et de lui permettre être en mesure d’analyser et de comprendre les différents choix de céramiques en fonction de leurs mise en service.Courbiere. M.˝ Etude des liaisons céramique-métal, application au couple cuivre –alumine ˝. Thèse doctorat, école centrale de Lyon,1986. DAGDAG. S « Materiaux Et Revetements Ceramiques Multifonctionnels Par Pecvd Et Sps Pour l’integration De Puissance Haute Temperature-Haute Tension. », Thèse doctorat, l’institut national polytechnique de toulouse ,2005. Lourdin. P. ˝ les liaisons Ni/Al2O3 à l’état solide, élaboration, états des contraintes thermiques, comportement mécanique. Thèse doctorat, école centrale de Lyon 1992 Miserez. A.G “fracture and toughening of high volume fraction ceramic particle reinforced metals “. Thèse doctorat, école polytechnique fédérale de Lausanne,2002.