Cours Proprietes mecaniques des materiaux

Pages: 122 (5584 mots) Publié le: 1 mai 2015
PROPRIETES
MECANIQUES DES
MATERIAUX

Chapitre 1 : Généralités
Chapitre 2 : Propriétés élastiques
Chapitre 3 : Propriétés plastiques
Chapitre 4 : Modification des propriétés
Chapitre 5 : Instruments de caractérisation la microstructure
Sources bibliographiques : Science et génie des matériaux/Auteurs: Callister WD/ Ed : Dunod
Des matériaux/Auteurs : Baïlon JP et Dorlot JM/ Ed : Montréal, Presseinternationale polytechnique

Contenu de l’enseignement :
Cours magistraux : 5h
TD : 10h
TP : 16 h
Intervenants : Sandrine Beauquis (cours, TD, TP)
: Cécile Joulaud (TD, TP)
: Marc Lomello (TD, TP)
: Guillaume Poulet (TD, TP)

Chapitre 1
GÉNÉRALITÉS

Quelques définitions
La science des matériaux est l’étude des relations qui
existent entre leur structure et leurs propriétés générales
La structured’un matériau correspond à la façon dont
s’agencent ses éléments constitutifs
Plusieurs échelles
•Échelle subatomique : noyau et électrons
•Échelle atomique : disposition des atomes ou molécules les
uns par rapport aux autres
•Échelle microscopique : groupes d’atomes
•Échelle macroscopique : éléments de structure visibles à
l’œil nu

Qu’ entend-on par propriétés d’un matériau?
Tous les matériauxinteragissent avec des agents extérieurs
lorsqu'ils sont utilisés
Par exemple :
•Un matériau sur lequel s’exerce une force subit une
déformation
•Une surface métallique polie réfléchit la lumière…
6 grandes catégories de propriétés
•Mécaniques
pdm1
•Électriques
Propriétés physiques : concernent le
•Thermiques
comportement des matériaux soumis a l’action
•Magnétiques de la température, des champsélectriques ou
magnétiques ou de la lumière : pdm2
•Optiques
•Chimiques

Comportement dans on environnement réactif

Propriétés mécaniques
Elles concernent la déformation d’un matériau soumis à
une force
Les principales sont :
•La résistance : caractérise la contrainte maximale que peut
supporter un matériau avant de se rompre
•La dureté : résistance d’un matériau à la pénétration
•La ductilité :capacité du matériau à se déformer de manière
irréversible avant de rompre
•La rigidité : fonction de l’intensité des liaisons entre atomes
ou molécules (module d’Young)
•La ténacité : capacité d’un matériau à emmagasiner de
l’énergie avant sa rupture

Quand un corps est soumis à l’action de forces extérieures

des contraintes internes s’établissent
À ces contraintes sont associées desdéformations

Relations entre
contraintes et déformations

1.1- EXEMPLES DE CONTRAINTES
1.1.1- CONTRAINTES NORMALES : Traction simple

F1
m

S

F2

Corps cylindrique soumis à deux forces
F1 et F2 (Figure 1)
colinéaires
normales à la section
de même valeur F1=F2=F
opposées

Figure 1
Selon le plan (m) ⊥ axe de traction, la
surface S est soumise à une série de
forces dF (Figure 2)

dF
S

Σ dF = F
Figure 2

Lasurface S est soumise à une contrainte normale de traction

dF
σ =
dS

(1)

F = ∫∫ σ dS
S

Pour une traction simple,
σ est la même sur toute la surface S

(1) devient

F
σ =
S

contrainte normale
de traction
contrainte
perpendiculaire
à la surface S

1.1.2- CONTRAINTES TANGENTIELLES : torsion simple

C

z dx

Figure 3
Couple de torsion C
exercé sur le cylindre

T
τ =
S

dT Figure 4
S

dT

dT
τ=
dx dy

dy

( 2)

y

x

Force élémentaire dT
sur le volume dx dy dz
contrainte élémentaire τ
constante sur S

contrainte tangentielle de
cisaillement
ou cission

contrainte
parallèle à
la surface S

1.2- DEFORMATIONS
1.2.1- DEFORMATION DE TRACTION

Considérons un élément de matière cubique : Figure 5

s
du/2

Après application de la contrainte σ,
le cube est déformé selon les 3 directions :

LdV/2

s

cube de coté L

Figure 5

•allongement du // traction
ε// = du / L déformation longitudinale
•accourcissement dv ⊥ traction
ε⊥ = dv / L déformation latérale

Le coefficient de Poisson ν
relie les deux déformations :

ν = - ε⊥ / ε//

1.2.2- DEFORMATION DE CISAILLEMENT

τ

Après application de la contrainte τ (Figure 6)
dw

θ

L

le cube est déformé en cisaillement γ
γ = dw / L= tan θ...
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