L’UE Mécanique et Sciences des Matériaux est divisée en quatre parties distinctes.
La première partie a pour objectif de donner aux étudiants les bases de la chimie pour expliquer le passage « de l’atome au matériau plastique » ou « de l’infiniment petit au visible » et de leur décrire les différentes familles de polymères afin qu’ils soient capables de distinguer les relations structures/propriétés
La deuxième partie aborde les différentes propriétés des matériaux polymères (mécanique, viscoélasticité, rupture) afin de les positionner dans la famille des matériaux (métaux, verres et céramiques)
La troisième partie de ce cours est focalisée sur les « Métaux et les alliages ». L’objectif de cette partie est de donner aux étudiants les connaissances pour comprendre le choix d’un alliage pour une application, pour comprendre ses propriétés spécifiques et/ou pour pouvoir sélectionner un alliage suivant un cahier des charges. On se limitera à un contexte industriel d’utilisation d’alliages pour la réalisation d’outillages en plasturgie (moules d’injection ou filières d’extrusion), donc principalement les aciers.
Le quatrième objectif de cette UE est de présenter les notions générales de mécanique du solide, mais aussi de mécanique des fluides. In fine il s’agira pour l’étudiant de savoir dimensionner un outillage de manière à ce qu’il résiste aux efforts qu’il subira.
Programme:
Partie 1 : « De l’atome au matériau plastique » ;
La première partie du cours sera donc consacrée à définir les constituants de l’atome, la formation des liaisons chimiques et l’arrangement spatial des molécules. La deuxième partie abordera les procédés chimiques de fabrication des macromolécules ainsi que les relations structures chimiques / propriétés du matériau final.
Chapitre 1 : L’atome : Constituants, Classification périodique, Propriétés (taille, EN, EI)
Chapitre 2 : Les molécules : Liaisons chimiques, Interactions entre molécules, Géométrie dans l’espace, Les différents états de la matière, Nomenclature, Les hydrocarbures dans le pétrole.
Chapitre 3 : Les macromolécules : Structures chimiques, Propriétés
Partie 2 : Cette partie de cours se décompose en trois grandes parties de la science des matériaux et tout particulièrement des matériaux polymères :
1-Propriétés mécaniques aux grandes déformations
2-Rupture et mécanismes d’endommagement
3-Viscoélasticité linéaire
Partie 3 : « Métaux et alliages pour la fabrication de l’outillage en plasturgie »
1. Propriétés mécaniques des métaux et alliages (élasticité, plasticité, rupture ; techniques de caractérisation)
2. Généralité, définition, structure de la matière : qu’est qu’un métal ? qu’est qu’un alliage ?
3. Synthèse : l’outil « diagramme de phase », le diagramme Fe-C, familles d’acier et microstructure, les aciers alliés, normalisation des aciers
4. Elaboration des propriétés des aciers : traitement thermique (trempe/revenu/diagramme TTT-TRC), traitement superficiel (thermique, cémentation, carbo-nitruration), revêtements de surface
Partie 4 : « Mécanique »
1 - Mécanique appliquée : Statique, Résistance des matériaux, Efforts mis en jeu dans les outillages, Déformations des éléments du moule.
2 - Notions d'élasticité : Tenseur des contraintes, Contraintes principales, Etat plan de contraintes, Etat plan de déformations, Critères de Von Mises, de Tresca, ...
3 - Principe des éléments finis : Principe de calcul sur cas simple, Matrice de rigidité de l'élément, Assemblage et résolution, Différents types d'éléments utilisés. TP sur logiciel (Catia).
