Lingenierie mecanique et les materiaux pour eleves
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Les matériaux : contraintes et propriétés mécaniques 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. 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. Principales contraintes mécaniques Écrase Traction ou tension Étire Tirer sur la laisse d’un chien Torsion Tordre Tordre une lingette Déformation des matériaux Déformation élastique Déformation permanente Rupture 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 S’aplatir ou se courber sans se rompre Feuille d’aluminium Ténacité Résister à la tension sans se déformer de façon permanente Câble d’une grue Les métaux et les alliages 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. 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. Métaux les plus utilisés Fer Argenté, mou, peut rouiller, très utilisé Cuivre Rouge brun, conducteur électrique Aluminium Blanc, mou, abondant dans la nature Zinc Blanc, légèrement bleuté Magnésium Blanc argenté, peut brûler au contact de l’air Nickel Gris Chrome Blanc, légèrement bleuté Étain Blanc argenté Alliages les plus utilisés Ferreux Non Acier Fonte Mélange de fer et de carbone (plus de 2 % de carbone). Laiton Mélange de cuivre et de zinc. Peut prendre différentes couleurs. Bronze Mélange de cuivre et d’étain. Sa couleur varie : jaune, brun, rouge. Aluminium L’aluminium se mélange au cuivre, magnésium, silicium et au zinc. ferreux Résumé des propriétés des principaux métaux et alliages Malléabilité Fe, Cu, Al, Zn, Ni, Sn, acier, laiton, bronze Conductibilité électrique Cu, Al, laiton Légèreté Al, Mg, alliages d’Al Résistance à la corrosion Al, Zn, Ni, Cr, laiton, bronze, alliages d’Al Inflammabilité Mg Dureté Ni, Cr, acier, fonte, bronze Résilience Acier Ténacité Acier Point de fusion bas Sn Masse volumique élevée Bronze Masse volumique faible Alliages d’Al Les bois et les bois modifiés 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 Élasticité Généralement les bois ont une bonne élasticité. Résilience Lorsque la teneur en eau est adéquate, sa résilience est bonne et le bois est dur à casser. Ductilité Les bois sont peu ou pas ductiles. On ne peut donc presque pas les étirer. Malléabilité Ténacité Plus un bois est chaud, plus il est malléable. Les bois ont une excellent ténacité. Les bois durs sont en général plus tenaces que les bois mous. 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 font de bons isolants thermiques. Ils sont faciles à assembler. Ils ne conduisent pas l’électricité . Bois durs érable bouleau jaune (merisier) chêne Bois mous épinette pin cèdre Bois traité Bois lamellé-collé Bois obtenu en collant ensemble des morceaux de bois de taille réduite contreplaqué Bois obtenu en collant ensemble des grandes feuilles de bois Panneau de particulesBois 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 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
