STM-SPI-03-Matériaux

ue-sec-stm-spi-03

Responsable(s) du contenu pédagogique


Total crédits : 2
Total heures : 24 (12 cours, 1,5 TD, 10,5 TP)
Total heures travail personnel : 23


Objectif

Introduire la Science des Matériaux et la positionner vis-à-vis de la Résistance des Matériaux, relation propriétés d'usage et constitution, microstructure


Programme

Cours Matériaux 12 H ~14h travail personnel
1 Introduction à la science des matériaux, références historiques, composition chimique,liaisons chimiques et propriétés associées (élasticité et thermo élasticité), architecture atomique et classes de matériaux; état amorphe/état cristallin
2 Eléments de cristallographie (systèmes cubiques, hexagonaux), notions de microstructure, relations à la RdM
3 Les différentes propriétés: dureté, différentes courbes de réponse à une sollicitation de traction, transition ductile/fragile
4 Notions de ténacité, fissures, complaisance, propriétés associées
5 Fatigue mécanique aspects microphysiques, données technologiques, notions propriétés de surface, hétérogénéités matière
6 Les propriétés thermiques, dilatation et contraintes thermiques, résistance au choc thermique
Fluage et relaxation de contrainte
7 Autres propriétés Notions de propriétés électriques; Notions de propriétés magnétiques; Notions de propriétés optiques des métaux et des non métaux

TP Sciences Expérimentales* 3 séances parmi 6 possibles
Dosage du cuivre dans les laitons; anodisation de l'aluminium et de ses alliages; essais de traction de différents matériaux; notion de trempe superficielle par chauffage inductif; fonctionnement de revêtements électrolytiques -nickelage*; cellule de Hull.
* à modifier

MATERIAUX CES (TD 1,5h/TP 6h)
TD :
Une démarche de choix des matériaux en accord avec un cahier des charges précis est introduite, cette démarche s'appuie sur la méthode de sélection des matériaux dite d'Ashby, du nom de son auteur/promoteur avec les références [1, 2].
Les points particuliers abordés sont :
- Stratégie du choix des matériaux en distinguant les univers fonction-matériaux-géométries-procédés
- Indices de performances (optimisation)
- Application à un exemple simple
- Diagrammes d'Ashby

TP :
- Découverte et prise en main du logiciel " CES EduPack " (Cambridge Engineering Selector, Granta Design) et introduction aux outils d'éco-conception.

- Problème à une astreinte
Cahier des charges, spécification objectif/contraintes et équations associées
Identification de la variable libre
Indice de performance et représentation graphique / influence du facteur de forme
Conclusions / discussions.

- Problème à choix multicritères
Sélection d'un procédé de fabrication/coûts

- Evaluation à travers un problème concret (mini-projet)
Mise en œuvre de la démarche étudiée en prenant en compte des exigences de conception et de fabrication à l'aide du logiciel CES.


Compétences attendues

Connaissances mobilisées dans les EC production Projets S3, S5 et S8, ST4 PRT et PFE


Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

Cours Matériaux 12 H ~14h travail personnel
1 Introduction à la science des matériaux, références historiques, composition chimique,liaisons chimiques et propriétés associées (élasticité et thermo élasticité), architecture atomique et classes de matériaux; état amorphe/état cristallin
2 Eléments de cristallographie (systèmes cubiques, hexagonaux), notions de microstructure, relations à la RdM
3 Les différentes propriétés: dureté, différentes courbes de réponse à une sollicitation de traction, transition ductile/fragile
4 Notions de ténacité, fissures, complaisance, propriétés associées
5 Fatigue mécanique aspects microphysiques, données technologiques, notions propriétés de surface, hétérogénéités matière
6 Les propriétés thermiques, dilatation et contraintes thermiques, résistance au choc thermique
Fluage et relaxation de contrainte
7 Autres propriétés Notions de propriétés électriques; Notions de propriétés magnétiques; Notions de propriétés optiques des métaux et des non métaux

TP Sciences Expérimentales* 3 séances parmi 6 possibles
Dosage du cuivre dans les laitons; anodisation de l'aluminium et de ses alliages; essais de traction de différents matériaux; notion de trempe superficielle par chauffage inductif; fonctionnement de revêtements électrolytiques -nickelage*; cellule de Hull.
* à modifier

MATERIAUX CES (TD 1,5h/TP 6h)
TD :
Une démarche de choix des matériaux en accord avec un cahier des charges précis est introduite, cette démarche s'appuie sur la méthode de sélection des matériaux dite d'Ashby, du nom de son auteur/promoteur avec les références [1, 2].
Les points particuliers abordés sont :
- Stratégie du choix des matériaux en distinguant les univers fonction-matériaux-géométries-procédés
- Indices de performances (optimisation)
- Application à un exemple simple
- Diagrammes d'Ashby

TP :
- Découverte et prise en main du logiciel " CES EduPack " (Cambridge Engineering Selector, Granta Design) et introduction aux outils d'éco-conception.

- Problème à une astreinte
Cahier des charges, spécification objectif/contraintes et équations associées
Identification de la variable libre
Indice de performance et représentation graphique / influence du facteur de forme
Conclusions / discussions.

- Problème à choix multicritères
Sélection d'un procédé de fabrication/coûts

- Evaluation à travers un problème concret (mini-projet)
Mise en œuvre de la démarche étudiée en prenant en compte des exigences de conception et de fabrication à l'aide du logiciel CES.


Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

première moitié du semestre pour le cours
salle équipée d'un vidéo projecteur
salle informatique pour TD et TP CES


Mode d'évaluation

cours: contrôle continu, devoirs maison (2 ou 3) et un contrôle sur table TP SE: 1 CR/séance


Bibliographie

Des Matériaux (EPM); Science et Génie des Matériaux (Callister); Traité des Matériaux (PUR)
CES
[1] ASHBY, M.F. Materials Selection and Process in Mechanical Design. Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9
[2] ASHBY, M F.; "Choix des matériaux en conception mécanique", Dunod, 482 p.