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GCI 116
GCI 116 - Matériaux de l’ingénieur
Matériaux
de l’ingénieur
Professeur
Patrice Rivard
Bureau C2-2048
Tél.: 821-8000 #3378
Courriel: [email protected]
Partie 1
GCI 116 - Matériaux de l’ingénieur
Présentations
générales
Plan
1.1 Organisation du cours
1.2 La science des matériaux
1.2.1 Généralités et exemple
1.2.2 Classification des matériaux
1.2.3 Propriétés des matériaux
1.2.4 Caractérisation des matériaux
1. Présentations générales
Objectifs du cours
Objectifs généraux
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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
Objectifs du cours (suite)
D) Approche rationnelle du choix des matériaux.
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 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 matériaux
1.2.1 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
1.2 La science des matériaux
1.2.1 Généralités et exemples (suite)
* L’utilisation des différents types de matériaux
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dépend
- des propriétés
- de la disponibilité
- du coût
- de la compatibilité avec l’environnement
Aussi de l’importance des travaux
* Exemple : route, centrale nucléaire
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1. Présentations générales
Exemple d’un mauvais choix de matériaux:
incompatibilité chimique entre le granulat et le ciment
1. Présentations générales
1.2 La science des matériaux
1.2.2 Classification des matériaux
À lire section 1.2 du livre
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* 3 groupes principaux
- les métaux
- les céramiques
- les polymères
* et un 4e
- les matériaux composites
1. Présentations générales
1.2 La science des matériaux
1.2.3 Propriétés des matériaux
Vocabulaire
• Matériaux anisotropes
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- 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 matériaux
1.2.3 Propriétés des matériaux
GCI 116 - Matériaux de l’ingénieur
Vocabulaire
• Contrainte
• Déformation
1. Présentations générales
GCI 116 - Matériaux de l’ingénieur
* Contrainte
* Déformation
1. Présentations générales
1.2 La science des matériaux
1.2.3 Propriétés des matériaux
Rappel
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• Loi de Hooke
• Courbe de contrainte/déformation
• Domaine élastique
• Domaine plastique
1. Présentations générales
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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
1.2 La science des matériaux
1.2.3 Propriétés des matériaux
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Vocabulaire
• Résistance
• Rigidité
• Fragilité
Ductilité
• Coefficient de Poisson
1. Présentations générales
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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
* Comportements observés
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fragile
ductile
élastique
non-linéaire
1. Présentations générales
* Coefficient de Poisson
y
x
 
 
z
z
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z
1. Présentations générales
1.2 La science des matériaux
1.2.4 Caractérisation des matériaux
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Aspects microscopiques
* Méthodes de caractérisation
- analyse chimique
- microscopie (optique, électronique)
- diffraction des rayons X
* Paramètres microstructuraux
- composition chimique
- arrangement atomique
- morphologie, taille
1. Présentations générales
1.2.4 Caractérisation des matériaux
Aspects macroscopiques
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* Méthodes de caractérisation (ESSAIS)
Mécaniques
Physiques
Chimiques
- traction
- compression
- flexion
- dureté
- fatigue
...
- dilatation
- conductibilité
- résistance aux
radiations
...
- corrosion
- oxydation
- réduction
- solubilité
...
1. Présentations générales
1.2.4 Caractérisation des matériaux
Aspects macroscopiques
GCI 116 - Matériaux de l’ingénieur
* Paramètres
Mécaniques
Physiques
Chimiques
- résistance
- module
- déformation
- coefficient de
poisson
...
- résistivité
électrique
- conductibilité
thermique
- perméabilité
magnétique
...
- enthalpie
- électronégativité
- énergie de
liaison
...