Matériaux et essais

Le cours Matériaux et essais (UE1 du semestre 5) donne au futur technicien supérieur en génie mécanique les bases nécessaires pour choisir un matériau, lire une fiche technique et interpréter les résultats d’essais mécaniques. Arbres de pompes, chemises de moteurs de groupes électrogènes, tôles de trémies de cimenterie, conduites d’eau en PEHD, carters en aluminium ou pales en composite : chaque pièce est faite d’un matériau dont les propriétés (résistance, ductilité, dureté, tenue à la fatigue et à la corrosion) conditionnent la fiabilité de la machine.

Le cours part de la classification des matériaux et de leur désignation normalisée, étudie les principaux essais de caractérisation (traction, compression, dureté, résilience, fatigue), puis analyse les modes de défaillance (corrosion, rupture ductile ou fragile, fatigue) et les moyens de prévention, en s’appuyant sur des cas rencontrés dans l’industrie nigérienne (SONICHAR, SORAZ, mines d’Arlit, stations de pompage, huileries).

Objectifs d’apprentissage

• Classer les matériaux (métaux ferreux et non ferreux, polymères, céramiques, composites) et décoder leurs désignations normalisées.
• Exploiter une courbe de traction : module d’Young, limite d’élasticité, résistance, allongement et striction.
• Mener et interpréter des essais de dureté (Brinell, Vickers, Rockwell) et de résilience Charpy.
• Comprendre la fatigue des matériaux (courbe de Wöhler, limite d’endurance, diagramme de Goodman).
• Identifier les mécanismes de corrosion et de rupture et proposer des mesures de prévention.

Prérequis

Notions de base en physique et chimie des matériaux, résistance des matériaux élémentaire (contrainte, déformation), unités SI.

Plan du cours

1. Classification des matériaux : métaux, polymères, céramiques et composites
2. Essais de traction et de compression : comportement mécanique
3. Essais de dureté, de résilience et de fatigue
4. Défaillance des matériaux et prévention : corrosion et rupture

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 30 h de CM, 30 h de TD, 60 h de travail personnel (TPE), 6 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, exploitation de résultats d’essais, quiz) et examen terminal écrit.

Bibliographie

• William D. Callister, David G. Rethwisch, Materials Science and Engineering: An Introduction, Wiley.
• Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Pearson.
• Michael F. Ashby, David R. H. Jones, Matériaux, tome 1 : propriétés et applications, Dunod.
• Jean Barralis, Gérard Maeder, Précis de métallurgie, Nathan / AFNOR.
• Dominique François, André Pineau, André Zaoui, Comportement mécanique des matériaux, Hermès.