Introduction aux Matériaux

Principales Origines des Matières Premières

Origine Organique :

• Origine végétale / Origine ligneuse (bois)
• Origine animale

Origine minérale:

 Principales Familles de Matériaux

Description des principales familles de matériaux : les polymères, les céramiques, les métaux et alliages, et les composites.
  
- Les polymères (très utilisés pour les matrices de matériaux composites):

• fibres naturelles :

•     fibres végétales (cellulose) : bois, papier, textiles naturels (chanvre, lin, coton), etc.,

•     fibres animales : cuir,  tendons (collagène), soie et laine (kératine), etc. ;

• les matières plastiques:
• les caoutchoucs naturels (latex) et artificiel
• les colles ;
• les peintures ;
• les résines.

- Les céramiques (argile) et les verres (silice):  Porcelaine, Grès, Céramiques techniques


- Les métaux et les alliages métalliques:

- Les matériaux composites ( assemblage intime d'au moins deux matériaux composés comme suit : matrice + renfort + optionnellement : charge et/ou additif ):

• béton armé = composite béton + armature en acier; 
• fibre de verre + résine polyester; 
• imperméable: caoutchouc + textile
  

  Matériaux de Construction

 Cependant dans la construction, il est courant de distinguer les matériaux selon des domaines d’emploi et des caractéristiques principales: les matériaux de construction et les matériaux de protection. Les matériaux de construction sont les matériaux qui ont la propriété de résister contre des forces importantes:

• Pierres
• Terres cuites
• Verres
• Bois
• Béton
• Métaux, etc.

 

Propriétés mécaniques et physiques des matériaux

Définitions des principales propriétés mécaniques des matériaux et de quelques unes de leurs propriétés physiques.

•     La densité (++ Osmium 27t/m3) (-- aérogel )
•     La rigidité
•     La limite d'élasticité
•     La déformation à la rupture et la contrainte maximale
•     La dureté
•     La ténacité
•     La résilience
•     La conductivité électrique / Isolation électrique
•     La conductivité thermique / Isolation thermique
•     La conductivité acoustique / Isolation acoustique

Celles-ci sont reliées aux contraintes auxquelles les matériaux peuvent être soumis.

5 Types de contraintes mécaniques sur les matériaux

Il existe cinq principaux types de contraintes.

Type de contrainte	Description	Symbole	Exemples
Compression	Les forces ont tendance à écraser le matériau.		Une suspension de vélo qui amortit les chocs; les ressorts d'un matelas qui se compriment sous notre poids; une canette que l'on écrase; etc.
Traction ou Tension	Les forces ont tendance à étirer le matériau. La traction est l'inverse de la compression car les forces y agissent en sens opposé.		Deux équipes qui tirent sur une corde lors du souque-à-la-corde; le cable d'une grue mécanique qui s'étire lorsqu'il soulève du poid; du cuivre qu'on étire pour en faire du fil; etc.
Torsion	Les forces agissant sur le matériau ont tendance à le tordre.		Un pont qui se tord sous l'effet de forts vents; des fils électriques que l'on torsade pour en faire un cable; du linge qu'on essore; etc.
Flexion	Les forces feront courber le matériau sur lequel elles agissent.		Une tablette qui se courbe sous le poids des livres; un poisson qui fait fléchir une canne à pêche; des vêtements qui font courber une corde à linge; etc.
Cisaillement	Le matériau a tendance à se fendre, à se déchirer.		Du papier que l'on déchire; du métal que l'on découpe; etc.

Ces contraintes exercent trois types de déformations sur les matériaux:

Type de déformation     

Élastique     Changement temporaire dans la forme ou les dimensions d'un objet. Celui-ci reprend sa forme initiale dès qu'il n'y a plus de contrainte. C'est un changement réversible.     Un élastique qui reprend sa forme initiale après étirement; une trampoline qui se déforme lorsqu'on y saute; etc.


Permanente (ou plastique)     Changement permanent dans la forme ou les dimensions d'un objet. C'est un changement irréversible car l'objet ne reprend plus sa forme initiale, même lorsque la force causant la déformation est suprimée.     Un fil de métal que l'on courbe; une canette écrasée sous notre pied; une planche de bois qui plie sous le poids de livres; etc.

Rupture     Bris de l'objet sous l'effet d'une contrainte plus forte que le seuil de résistance de l'objet.     Un verre que l'on échappe par terre; une craie qui se brise en morceaux; etc.

Sources/Liens:

MatériO: (accessible depuis l'EESAB)
Portail: Matériaux, Wikipedia
Choix de Matériaux et de Procédés, Université de Technologie Compiègne
Les-proprietes-mecaniques-des-materiaux, Canada
wikiversity.org: propriétés mécaniques des matériaux
Materiaux: Agence universitaire de la francophonie
Introduction to structures
Cours résistance de matériaux