Fiche de révision : Caractérisation mécanique des matériaux

📋 Plan du Cours

1. Types de contraintes en résistance
2. Essai de traction et éprouvettes
3. Mesures et propriétés en traction
4. Comportement élastique et microscopique
5. Essai de flexion et hypothèses
6. Calculs en flexion
7. Cisaillement et qualité du collage

📖 1. Types de contraintes en résistance

📝 Points essentiels

📌 En résistance des matériaux, une contrainte normale σ est dirigée perpendiculairement à une surface de référence, tandis qu’une contrainte de cisaillement τ lui est tangentielle.

💡 Astuce mémo

Normale σ perpendiculaire, cisaillement τ tangentielle

📖 2. Essai de traction et éprouvettes

🔑 Notions clés & Définitions

• Essai de traction : Caractérise les propriétés mécaniques d’un matériau afin de prévoir son comportement sous différentes sollicitations mécaniques.

★ À maîtriser

• Une machine applique à l’éprouvette un effort de traction linéaire croissant et mesure la force F ainsi que l’allongement ΔL.

📌 La longueur initiale L₀ d’une éprouvette de traction doit satisfaire L₀ ≥ 5,65√S₀, et la largeur ainsi que l’épaisseur restent constantes dans la zone utile.

Compléments

• Une éprouvette de traction est généralement usinée dans un prélèvement de produit ou une ébauche moulée et sa section est plate ou circulaire.

📖 3. Mesures et propriétés en traction

★ À maîtriser

📐 Formule - La contrainte nominale de traction est $\sigma_n=\frac{F}{S_0}$, où F est la force et S₀ la section initiale.

📐 Formule - La déformation nominale est $\varepsilon_n=\frac{\Delta L}{L_0}$, avec $\Delta L=L-L_0$.

Compléments

📐 Formule - La résistance élastique est calculée par $R_e=\frac{F_e}{S}$ et la résistance à la rupture par $R_r=\frac{F_r}{S}$.

• La résistance pratique élastique Rp₀,₂ correspond à la contrainte mesurée pour une déformation plastique de 0,2 %.

📐 Formule - La contrainte maximale est $\sigma_{max}=\frac{F_{max}}{S}$.

📖 4. Comportement élastique et microscopique

★ À maîtriser

• La courbe de traction distingue les domaines d’élasticité, de plasticité et de rupture.

Compléments

• La loi de comportement linéaire en élasticité est associée à Robert Hooke.

• Le comportement expérimental en traction varie selon le matériau, comme l’illustrent les exemples d’acier inox 316 L, d’acier XC38 recuit et d’AS7G03 moulé.

📖 5. Essai de flexion et hypothèses

★ À maîtriser

• L’essai de flexion présenté soumet une éprouvette reposant sur deux appuis à une force centrale F, avec des réactions d’appui de F/2 chacune.

📌 Le dépouillement de l’essai de flexion suppose notamment que l’effort tranchant est négligeable devant le moment fléchissant, que les déformations sont petites et que le matériau est homogène.

Compléments

• L’essai de flexion est quasi statique avec une vitesse d’avancement de 5 mm/min, et ses résultats sont indiqués comme indépendants du temps.

📖 6. Calculs en flexion

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une poutre simplement appuyée chargée au centre, le moment fléchissant maximal est $M_{f,max}=\frac{FL}{4}$.

📐 Formule - La contrainte de flexion à une distance y de la fibre neutre est $\sigma=\frac{M_f y}{I_{zG}}$.

Compléments

📐 Formule - Pour une éprouvette rectangulaire, le moment quadratique est $I_{zG}=\frac{bh^3}{12}$.

📐 Formule - Pour une éprouvette circulaire de diamètre d, le moment quadratique est $I_{zG}=\frac{\pi d^4}{64}$.

📐 Formule - La flèche au milieu de la portée sous une force centrale F est $f=\frac{FL^3}{48EI}$.

📖 7. Cisaillement et qualité du collage

📝 Points essentiels

• L’essai de cisaillement présenté évalue un assemblage collé en examinant la surface après rupture.

📌 Un collage est jugé bon lorsque la surface arrachée après rupture dépasse 75 % de la surface de collage.