Devoir Matériaux Ingénierie: Diagrammes de Phases, Fatigue, Fluage

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UNIVERSITÉ DE MONCTON
FACULTÉ D’INGÉNIERIE
GMEC1014 – MATÉRIAUX EN INGÉNIERIE
DEVOIR 3
Date : 3 avril 2024
Professeur : Benoit Landry
À remettre : 10 avril 2024 (16 h)
Problème 1 (25 points)
En considérant le diagramme des phases eau−sucre présenté à la figure 1, répondez aux
questions suivantes :
a) Combien de sucre peut être dissous dans 1.5 kg d’eau à 90 °C?
b) Si la solution liquide saturée de la question (a) est refroidie à 20 °C, un précipité de sucre
apparaitra au fond du contenant. Quelle sera alors la composition (en % de sucre) de la
solution liquide saturée?
c) Quelle sera la masse du précipité de sucre (en kg) du mélange à 20 °C?
Figure 1 − Diagramme des phases eau−sucre.

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Problème 2 (25 points)
Un mélange 90 % Ag – 10 % Cu est chauffé à une température à laquelle des phases    sont en
présence. Si la phase liquide est de composition  = 85 % Ag, déterminez :
a) La température de l’alliage
b) La composition de la phase 
c) Les proportions massiques des phases   
Figure 2 – Diagramme des phases Ag−Cu.
Problème 3 (25 points)
Une tige d’acier 1045 ( = 585 MPa) est chargé en fatigue cyclique. Répondez aux questions
suivantes :
a) Est-ce que la tige aura une durée de vie finie ou infinie si le chargement appliqué à la tige est
non symétrique avec  = 350 MPa et  = 100 MPa? Justifiez clairement votre réponse à
l’aide d’un diagramme de Goodman.
b) Quelle est la contrainte maximale qui peut être appliquée de façon répétée symétrique sur
la tige avec  = 0 en ayant une durée de vie infinie? Justifiez clairement votre réponse.
Teneur en Ag (%)
020 40 60 80 100
Température (°C)
0
200
400
600
800
1000
1200
8.0 91.2
779 72

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Figure 3 – Courbe d’endurance d’un acier 1045.
Problème 4 (25 points)
Une éprouvette d’un alliage de nickel a un diamètre initial de 10 mm et une longueur initiale de
500 mm. Quelle est la force de traction qui produira un allongement total de 3.2 mm dans cette
éprouvette après 10 000 h à 427 °C? Supposez que la somme des allongements par fluages
instantané et primaire est de 0.8 mm. La vitesse en régime stationnaire de l’alliage est montrée
à la figure 4.
Figure 4 – Vitesse de fluage d’un alliage de nickel.
Amplitude de contrainte (MPa)
0
100
200
300
400
500
600
Nombre de cycles
104105106107108
Vitesse de fluage en régime stationnaire (%/1000 h)
0.001 0.01 0.1 1 10
Contrainte (MPa)
10
100
427 °C
538 °C
649 °C