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GCI 116

Matériauxde l’ingénieur

ProfesseurPatrice Rivard

Bureau C2-2048Tél.: 821-8000 #3378Courriel: Patrice.Rivard@Usherbrooke.ca

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Partie 1

Présentationsgénérales

Plan1.1 Organisation du cours1.2 La science des matériaux

1.2.1 Généralités et exemple1.2.2 Classification des matériaux1.2.3 Propriétés des matériaux1.2.4 Caractérisation des matériaux

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Objectifs du cours

Objectifs généraux

A) Bonne compréhension des propriétés des matériaux Les ingénieurs utilisent ces matériaux.

B) Propriétés des matériaux et microstructure Structures atomique et microscopique

C) Attitude d'autonomie face à la compréhension des propriétés et face aux instruments

Normes, livres de référence, revues, documentations diverses, etc.

1. Présentations générales

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Objectifs du cours (suite)

D) Approche rationnelle du choix des matériaux.

Il ne s'agit pas, par ce cours:De rendre les étudiants spécialistes du choix des matériaux ni de leur fournir une connaissance encyclopédique sur les matériaux.

Il s'agit:Inciter à baser leur raisonnement sur les propriétés des matériaux requises en fonction des conditions d'utilisation.

1. Présentations générales

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1.2 La science des matériaux1.2.1 Généralités et exemples

* Tous les ingénieurs utilisent des matériaux.

* La plupart des progrès technologiques ont été obtenus grâce à l’évolution des matériaux.

* La science des matériaux :étude des relations entre...

- l’organisation de la matière à l’échelle atomique - la microstructure

- les propriétés des

matériaux

1. Présentations générales

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* L’utilisation des différents types de matériaux dépend - des propriétés

- de la disponibilité- du coût

- de la compatibilité avec l’environnement

Aussi de l’importance des travaux

* Exemple : route, centrale nucléaire

1.2 La science des matériaux1.2.1 Généralités et exemples (suite)

1. Présentations générales

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r1. Présentations générales

Exemple d’un mauvais choix de matériaux: incompatibilité chimique entre le granulat et le ciment

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1.2 La science des matériaux1.2.2 Classification des matériaux

* 3 groupes principaux- les métaux- les céramiques

- les polymères

* et un 4e- les matériaux

composites

1. Présentations générales

À lire section 1.2 du livre

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Vocabulaire

• Matériaux anisotropes - les propriétés sont fonction de la direction ex. bois, roches sédimentaires, fibres de verre

• Matériaux orthotropes - les propriétés sont définies selon trois axes ex. laminés

• Matériaux isotropes- les propriétés sont les mêmes dans toutes les directions ex. acier, béton

1. Présentations générales

1.2 La science des matériaux1.2.3 Propriétés des matériaux

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Vocabulaire

• Contrainte

• Déformation

1. Présentations générales

1.2 La science des matériaux1.2.3 Propriétés des matériaux

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* Contrainte

* Déformation

1. Présentations générales

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Rappel

• Loi de Hooke

• Courbe de contrainte/déformation

• Domaine élastique

• Domaine plastique

1. Présentations générales

1.2 La science des matériaux1.2.3 Propriétés des matériaux

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Relation contrainte-déformation

Dans le domaine élastique linéaire, le module de Young (E) est donné par la loi de Hooke: = E

1. Présentations générales

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Vocabulaire

• Résistance

• Rigidité

• Fragilité Ductilité

• Coefficient de Poisson

1. Présentations générales

1.2 La science des matériaux1.2.3 Propriétés des matériaux

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Le module de Young est aussi connu sous le nom de module élastique ou encore sous le terme de rigidité. Il représente l’aptitude d’un matériau à se déformer de façon élastique sous l’action d’une contrainte. Sa valeur est proportionnelle à l’intensité des liaisons atomiques.

1. Présentations générales

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* Comportements observés

fragile ductile élastiquenon-linéaire

1. Présentations générales

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* Coefficient de Poisson

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y

z

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1. Présentations générales

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* Méthodes de caractérisation

- analyse chimique

- microscopie (optique, électronique)

- diffraction des rayons X

* Paramètres microstructuraux

- composition chimique

- arrangement atomique

- morphologie, taille

Aspects microscopiques

1. Présentations générales

1.2 La science des matériaux1.2.4 Caractérisation des matériaux

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r Mécaniques- traction

- compression

- flexion

- dureté

- fatigue ...

Aspects macroscopiques

Physiques

- dilatation

- conductibilité

- résistance aux

radiations

...

Chimiques

- corrosion

- oxydation

- réduction

- solubilité

...

* Méthodes de caractérisation (ESSAIS)

1. Présentations générales

1.2.4 Caractérisation des matériaux

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Mécaniques- résistance

- module

- déformation

- coefficient de

poisson

...

Aspects macroscopiques

Physiques- résistivité

électrique

- conductibilité

thermique

- perméabilité

magnétique

...

Chimiques- enthalpie

- électroné-

gativité

- énergie de

liaison

...

* Paramètres

1. Présentations générales

1.2.4 Caractérisation des matériaux