Présentation

Article

1 - GÉNÉRALITÉS SUR LA SÉLECTION DES MATÉRIAUX

2 - CLASSES DE MATÉRIAUX ET TYPES DE PROCÉDÉS

3 - CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX ET DES PROCÉDÉS

  • 3.1 - Caractéristiques des matériaux
  • 3.2 - Principaux paramètres caractéristiques des procédés

4 - PROCÉDURE DE SÉLECTION

5 - SOURCES ET BANQUES DE DONNÉES. LOGICIELS D’AIDE À LA SÉLECTION

6 - ÉTUDES DE CAS

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : T5100 v1

Caractéristiques des matériaux et des procédés
Choix et usage des matériaux

Auteur(s) : Yves BRÉCHET, Michael F. ASHBY, Michel DUPEUX, François LOUCHET

Date de publication : 10 juil. 1996

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Yves BRÉCHET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble

  • Michael F. ASHBY : Professeur à l’université de Cambridge (Grande-Bretagne)

  • Michel DUPEUX : Professeur à l’université Joseph-Fourier de Grenoble

  • François LOUCHET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Il est toujours nécessaire, dans toute conception de produit industriel, de choisir le matériau dans lequel l’objet sera réalisé et le procédé utilisé pour sa réalisation. Ce choix est à la fois crucial et difficile. Crucial car de lui dépend la performance de la conception et sa viabilité économique, difficile en raison à la fois de la diversité des matériaux et des procédés possibles, et de la variété des requêtes exigées par la conception.

On estime à 60 000 le nombre de matériaux disponibles et à environ 6 000 le nombre de procédés possibles. Il est impensable que le concepteur soit familier avec plus qu’une petite fraction de cette immense diversité, et la difficulté du choix des matériaux tient en partie à cet hyperchoix des matériaux. Mais, par ailleurs, la variété des requêtes et leurs caractères souvent contradictoires viennent ajouter, à la complexité liée à la multitude des possibilités, celle liée à la difficulté d’énoncer de façon objective les performances recherchées et, plus encore peut-être, celle liée à la difficulté de gérer un choix multicritère.

Il est donc clairement utile, pour pouvoir se guider efficacement dans la variété des choix possibles, de disposer d’une procédure systématique pour sélectionner le procédé et le matériau le mieux adapté à une fonction ou à une pièce donnée. Cette procédure systématique doit être suffisamment générale pour pouvoir être appliquée à des conceptions très variées, et suffisamment transparente pour que l’utilisateur en garde la maîtrise, puisse intervenir au cours de la procédure de sélection et laisser agir sa créativité, son imagination et sa propre expérience.

La méthode de sélection que nous présentons dans cet article ne saurait être comprise comme une structure rigide, mais comme un guide permettant de ne pas écarter a priori des solutions intéressantes mais inhabituelles, comme une méthode permettant d’expliciter de façon objective les requêtes du cahier des charges et de comparer la performance de matériaux très différents entre eux pour une fonction donnée. La question paradigmatique de la sélection des matériaux pourrait être : comment se fait-il que l’on puisse réaliser des ressorts dans des matériaux aussi différents que des caoutchoucs ou des aciers ? Répondre à cette question suppose de pouvoir définir un indice de performance associé à la fonction du ressort, indice de performance qui permette de comparer objectivement deux matériaux aussi différents, et de choisir entre eux en fonction des autres requêtes de la conception.

La méthode de sélection en elle-même doit être suffisamment simple et flexible pour que le concepteur puisse la mettre en œuvre par quelques rapides calculs mais, pour pouvoir choisir efficacement parmi un grand nombre de matériaux et de procédés, il est naturel d’avoir recours à des banques de données et à des logiciels d’aide à la sélection. Dans cet article, nous envisageons à la fois les méthodes de sélection, les aides informatiques existantes, et nous illustrons l’ensemble sur quelques études de cas.

Il existe de nombreux ouvrages traitant de la conception des produits industriels et de la sélection des matériaux [1] [6]. La méthode de sélection que nous présentons dans cet article a toutefois l’avantage d’être systématique et facile à mettre en œuvre [7] ; de plus elle a été maintenant testée sur de nombreux cas concrets : on peut raisonnablement penser que, par l’usage qu’elle fait des aides informatiques, elle deviendra rapidement un outil de base du concepteur.

Reste que la sélection des matériaux et des procédés doit aboutir aussi in fine aux choix d’un fournisseur, d’un agent de mise en œuvre. Cette sélection-là, qui s’appuie sur l’évaluation précise des coûts, des délais de fabrication, de la dépendance vis-à-vis d’un seul fournisseur qu’il est bon d’éviter, est une question souvent autant économique que technique : elle est bien évidemment cruciale pour le fonctionnement sain de l’entreprise, mais sort clairement de l’objectif du présent article.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-t5100


Cet article fait partie de l’offre

Conception et Production

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

3. Caractéristiques des matériaux et des procédés

3.1 Caractéristiques des matériaux

Par commodité, nous les répartissons en :

  • caractéristiques intrinsèques, propres à chaque matériau, mesurables de manière objective et reproductibles quel que soit l’environnement ;

  • caractéristiques interactives, propres à un couple de deux matériaux ou à un couple matériau-environnement ;

  • caractéristiques attribuées, dont la valeur dépend du contexte technique ou économique, voire socio-culturel, dans lequel on l’évalue : état des connaissances scientifiques et techniques, niveau des besoins, législation en vigueur...

HAUT DE PAGE

3.1.1 Caractéristiques intrinsèques

Elles sont constituées, pour l’essentiel, des caractéristiques physico-chimiques du matériau, y compris ses caractéristiques mécaniques.

  • L’élasticité, déformation réversible sous l’effet d’une contrainte extérieure, est le plus souvent linéaire (loi de Hooke). Elle se caractérise, dans ce cas, par différentes grandeurs physiques qui dépendent du type de sollicitation :

    • le module d’Young E, rapport de la contrainte à la déformation en sollicitation uniaxiale. Dans ces conditions de sollicitation, le solide a tendance à se déformer aussi dans la direction perpendiculaire à celle de la contrainte ; cette déformation est définie par le coefficient de Poisson ν, rapport de la déformation radiale à la déformation longitudinale, proche de 0,3, pour les solides denses ;

    • le module de cisaillement µ, rapport de la contrainte à la déformation en sollicitation de cisaillement ;

    • le module de compressibilité K = – p /(ΔV / V ), où p est la pression hydrostatique appliquée et ΔV / V la variation relative de volume.

    En élasticité isotrope, on a :

    L’élasticité...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conception et Production

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Caractéristiques des matériaux et des procédés
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DIETER (G.E.) -   Engineering design, a materials and processing approach.  -  McGraw-Hill.

  • (2) - PAHL (G.), BEITZ (W.) -   Engineering design.  -  Springer.

  • (3) - FARAG (M.M.) -   Selection of materials and manufacturing processes for engineering design.  -  Prentice Hall.

  • (4) - BUDINSKI -   Engineering materials, properties and selection.  -  Prentice Hall.

  • (5) - CORNISH (E.H.) -   Materials and the designer.  -  Cambridge University Press.

  • (6) - CRANE (F.), CHARLES (J.) -   Selection and use of engineering materials.  -  Butterworth.

  • (7) - ASHBY (M.F.) -   Materials selection...

1 Bases de données

Nous avons réuni une liste de banques de données qui fournissent des informations sur les matériaux et, parfois, des guides de sélection. Pour chaque banque de données, nous précisions s’il s’agit d’un service en ligne ou d’une disquette pour ordinateur individuel. Ces banques de données sont, pour certaines, gratuites, pour d’autres, payantes.

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conception et Production

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS