École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : CM · S2 · UE3 — Fabrication et Résistance des Matériaux

  • Résistance des Matériaux 1

    La résistance des matériaux (RDM) permet de vérifier qu’une pièce ou une structure supporte les efforts auxquels elle est soumise sans se rompre ni trop se déformer. Pour le chaudronnier et le charpentier métallique, c’est l’outil qui justifie la section d’un tirant de hangar, le diamètre des boulons d’une éclisse, l’arbre d’une rouleuse, la flèche d’une panne ou d’une passerelle. Ce premier cours de RDM part des propriétés des matériaux (métaux, polymères, composites), pose les notions de contrainte et de déformation et la loi de Hooke (théorie de l’élasticité linéaire), traite les sollicitations simples (traction, compression, cisaillement, torsion, flexion) puis les applications industrielles : essais normalisés de résistance et démarche de choix des matériaux. Les travaux pratiques guidés (essai de traction, flexion trois points, dureté Brinell) relient les formules aux mesures.

    Objectifs d’apprentissage

    • Décrire et comparer les propriétés mécaniques et physiques des métaux, polymères et composites.
    • Définir contrainte, déformation, module d’Young, coefficient de Poisson, et appliquer la loi de Hooke (y compris sous forme généralisée et thermique).
    • Dimensionner une pièce en traction, compression, cisaillement, torsion et flexion simple avec un coefficient de sécurité.
    • Réaliser et exploiter les essais de traction, de flexion, de dureté et de résilience.
    • Choisir un matériau à l’aide d’indices de performance et de critères de service (corrosion, température, coût, disponibilité).

    Prérequis

    Statique (équilibre, moments, réactions d’appuis), mathématiques de S1 (dérivées, intégrales), métallurgie physique (S2) en parallèle.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Propriétés des matériaux : métalliques, polymères et composites
    2. Leçon 2 — Contraintes, déformations et théorie de l’élasticité
    3. Leçon 3 — Sollicitations simples : traction, compression, cisaillement, torsion et flexion
    4. Leçon 4 — Applications industrielles : essais de résistance et choix des matériaux

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 20 h de CM, 10 h de TD, 10 h de TP et 20 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, comptes rendus des TP guidés de traction, flexion et dureté, quiz en ligne) et examen terminal écrit (problèmes de dimensionnement).

    Bibliographie

    • S. Timoshenko, Résistance des matériaux, tomes 1 et 2, Dunod.
    • J.-L. Fanchon, Guide de mécanique : sciences et technologies industrielles, Nathan.
    • M. F. Ashby, Choix des matériaux en conception mécanique, Dunod.
    • W. D. Callister, Science et génie des matériaux, Dunod.
    • A. Giet, L. Géminard, Résistance des matériaux, Dunod.

  • Procédés de Fabrication

    Toute pièce d’un ouvrage métallique – platine de pied de poteau, bride de tuyauterie, virole de réservoir, portail, arbre de convoyeur, carter moulé de pompe – résulte d’une suite de procédés de fabrication. Ce cours présente les principaux procédés utilisés dans l’industrie mécanique et en chaudronnerie : procédés mécaniques (usinage, découpage, formage), thermiques (soudage, oxycoupage, plasma, moulage) et chimiques (décapage, traitements de surface), puis la fabrication additive (impression 3D) et l’automatisation des procédés. L’accent est mis sur le choix raisonné d’un procédé en fonction du matériau, de la géométrie, de la série et du coût en FCFA, et sur le calcul des paramètres et des temps (vitesse de coupe, énergie de soudage, taux de rendement synthétique) qui permettent d’optimiser la productivité d’un atelier de Niamey ou de Maradi.

    Objectifs d’apprentissage

    • Classer les procédés de fabrication (mécaniques, thermiques, chimiques ; soustractifs, formatifs, additifs, d’assemblage).
    • Choisir un procédé selon le matériau, la forme, les tolérances, la série et le coût (seuil de rentabilité).
    • Calculer les conditions de coupe, les temps et la puissance en tournage, fraisage et perçage.
    • Décrire les procédés de soudage et de moulage, calculer énergie de soudage, masse déposée, coût d’un joint, dimensions de modèle et de masselotte.
    • Expliquer les technologies de fabrication additive et les briques de l’automatisation (capteurs, automates, robots, commande numérique).
    • Mesurer et améliorer la productivité d’un poste (temps de cycle, TRS).

    Prérequis

    Dessin technique et technologie de S1, notions de matériaux métalliques, mathématiques de base (proportions, trigonométrie).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Panorama des procédés de fabrication et critères de choix
    2. Leçon 2 — Usinage par enlèvement de copeaux : tournage, fraisage, perçage
    3. Leçon 3 — Soudage et moulage : principes, paramètres et coûts
    4. Leçon 4 — Fabrication additive, automatisation et optimisation de la productivité

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 30 h de CM, 10 h de TD, 0 h de TP et 20 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD de calcul de temps et de coûts, dossier de gamme de fabrication d’une pièce réalisé en TPE, quiz en ligne) et examen terminal écrit.

    Bibliographie

    • A. Chevalier, Guide du technicien en productique, Hachette Technique.
    • M. P. Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing, Wiley.
    • S. Kalpakjian, S. R. Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, Pearson.
    • R. Cazes, Soudage : procédés et technologie (Techniques de l’Ingénieur) et publications de l’Institut de Soudure.
    • C. Barlier, B. Poulet, Mémotech Génie mécanique : productique mécanique, Casteilla.