Les matériaux : contraintes et propriétés mécaniques

Transcription

1 Les matériaux : contraintes et propriétés mécaniques

2 Matière première, matériau et matériel Substance d origine naturelle qu il faut généralement transformer avant de l utiliser dans la fabrication d un objet. Substance généralement élaborée ou transformée par les êtres humains et qui entre dans la composition des objets. Instruments servant à la fabrication d un objet.

3 Définitions Un objet technique est un objet conçu et fabriqué par l être humain dans le but de satisfaire un ou plusieurs de ses besoins et de ses désirs. Une contrainte mécanique décrit l effet produit dans un matériau par les forces externes exercées sur lui. Une propriété mécanique décrit le comportement d un matériau lorsqu il est soumis à une ou à plusieurs contraintes mécaniques.

4 Principales contraintes mécaniques Écrase Traction ou tension Torsion Étire Tordre Tirer sur la laisse d un chien Tordre une lingette

5 Déformation des matériaux Déformation élastique Déformation permanente Rupture

6 Quelques propriétés mécaniques des métaux Résister à la pénétration Élasticité Reprendre sa forme Ressort Résilience Résister aux chocs Armature d acier Ductilité S étirer sans se rompre Fil de cuivre Malléabilité Ténacité S aplatir ou se courber sans se rompre Résister à la tension sans se déformer de façon permanente Feuille d aluminium Câble d une grue

7 Les métaux et les alliages

8 Définitions Un métal est un matériau extrait d un minerai. Les métaux sont généralement brillants et bons conducteurs d électricité et de chaleur. Un alliage est le résultat du mélange d un métal avec une ou plusieurs autres substances, métalliques ou non.

9 Définitions Un alliage ferreux est un alliage dont le principal constituant est le fer. Un alliage non ferreux est un alliage dont le principal constituant est un métal autre que le fer.

10 Métaux les plus utilisés Fer Cuivre Aluminium Zinc Magnésium Nickel Chrome Étain Argenté, mou, peut rouiller, très utilisé Rouge brun, conducteur électrique Blanc, mou, abondant dans la nature Blanc, légèrement bleuté Blanc argenté, peut brûler au contact de l air Gris Blanc, légèrement bleuté Blanc argenté

11 Alliages les plus utilisés Ferreux Acier Non ferreux Fonte Laiton Bronze Aluminium Mélange de fer et de carbone (plus de 2 % de carbone). Mélange de cuivre et de zinc. Peut prendre différentes couleurs. Mélange de cuivre et d étain. Sa couleur varie : jaune, brun, rouge. L aluminium se mélange au cuivre, magnésium, silicium et au zinc.

12 Résumé des propriétés des principaux métaux et alliages Malléabilité Conductibilité électrique Légèreté Résistance à la corrosion Inflammabilité Dureté Résilience Ténacité Point de fusion bas Masse volumique élevée Masse volumique faible Fe, Cu, Al, Zn, Ni, Sn, acier, laiton, bronze Cu, Al, laiton Al, Mg, alliages d Al Al, Zn, Ni, Cr, laiton, bronze, alliages d Al Mg Ni, Cr, acier, fonte, bronze Acier Acier Sn Bronze Alliages d Al

13 Les bois et les bois modifiés

14 Un matériau provenant de la coupe et de la transformation des arbres. Des bois traités ou des matériaux faits de bois mélangés à d autres substances

15 Élasticité Généralement les bois ont une bonne élasticité. Résilience Ductilité Malléabilité Lorsque la teneur en eau est adéquate, sa résilience est bonne et le bois est dur à casser. Les bois sont peu ou pas ductiles. On ne peut donc presque pas les étirer. Plus un bois est chaud, plus il est malléable. Ténacité Les bois ont une excellent ténacité. Les bois durs sont en général plus tenaces que les bois mous.

16 L espèce d arbre d où provient le bois. Sa vitesse de croissance. Sa teneur en eau. Les blessures qu il a subies. Ils sont faciles à travailler. Ils sont faciles à assembler. Ils font de bons isolants thermiques. Ils ne conduisent pas l électricité.

17 Bois durs érable bouleau jaune (merisier) chêne Bois mous épinette pin cèdre

18 Bois traité Bois lamellé-collé contreplaqué Bois obtenu en collant ensemble des morceaux de bois de taille réduite Bois obtenu en collant ensemble des grandes feuilles de bois Panneau de particules Bois obtenu en collant ensemble des résidus de coupe et des déchets de bois Panneau de fibres Bois obtenu en collant ensemble des fibres de bois

19 Obtenir des matériaux aux propriétés mécaniques plus constantes Obtenir des matériaux plus résistants aux intempéries Fabriquer des matériaux de plus grandes dimensions Permettre l utilisation d arbres plus petits pour produire les matériaux Permettre l utilisation des restes de bois et des résidus de coupe