SECU004 Comportement des matériaux - Université libre de ...

SECU004

Comportement des matériaux0 – 1 Introduction

[email protected] 28 février 2007

SECU004 - Comportement des matériauxIntroduction

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Plan� Présentations� Motivation� Fiabilité des matériaux� Code du bien être (RGPT)� Plan du cours


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Motivation : statistique des accidents

3967Substances chimiques solides et liquides

4154Échelles

5029Escaliers

5286Outils, instruments et ustensiles à main

6359Véhicules à moteur

10478Machines d’usage et de fabrication

18764Appareils de levage

22759Surface de travail et de circulation, sol

27723Poussières, fragments volants et éclats

37975Matériaux

Nombre d’accidents

Cause matérielle

Causes matérielles des accidents de travail pour les ouvriers - INS 1985


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Fiabilité des matériaux� Sécurité

– Fabrication : • aspects mécaniques, chimiques, …

– En service : éviter les défaillances dues à• Une mauvaise conception de la pièce• Une mauvaise qualité du matériau• Des assemblages défectueux• Une mauvaise utilisation• Des circonstances exceptionnelles ou accidentelles

� Il n’existe pas de matériau ou d’assemblage idéal� Tous les matériaux, tous les assemblages de

matériau ont leurs limites !


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Qu’impose le code de bien-être ?� Peu d’articles concernés mais aux exigences très vastes [RGPT]

� Titre II (dispositions générales…)– Chap. 1er Section IVter

• Art. 51ter3. Les bâtiments abritant des lieux de travail doivent posséder des structures et un solidité appropriées au type d’utilisation, conformément aux règles de l’art

– � connaître les règles de l’art• Eurocodes• Documents techniques et règles de bonne pratique• Législation sur la responsabilité des acteurs

� Titre III (dispositions particulières applicables dans certaines industries)– Chap. 1er, Section I

• Art. 225 détaille les conditions de stabilité mécanique des lignes à haute ou moyenne tension

– … en contradiction avec les Eurocodes !– Relativise la responsabilité réelle des conseillers en prévention


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Qu’impose le code de bien-être ?� Titre III (dispositions particulières applicables dans

certaines industries) – Chap. 2 Section I

• 434.3.1. Les matériaux employés sont de bonne qualité et en bon état.

• Art. 434.3.3. Les pièces métalliques ne présentent ni fissures ni autres défauts susceptible de nuire à leur résistance

– concepts de • résistance des matériaux, • mécanismes de rupture (dont l’étude des fissures)• détection de défauts (contrôle non destructif des matériaux)


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Qu’impose le code de bien-être ?� Titre II (“Moteurs à combustion interne - Procédés de travail

par pulvérisation pneumatique - Récipients à gaz comprimés, liquéfiés ou dissous”(– Chap. 1 Section III

• Art. 353 fixe le contrôle de fabrication et la vérification des qualités des matériaux en faisant référence aux organismes agréés à cette fin (définis àl’article 360) et aux essais à réaliser.

• Art. 360 Organismes agrées

– Essais destructifs des matériaux• les essais de traction, de pliage, de résilience et de dureté

� Résistance au feu– Voir S. Lejeune

� Engins de levage– Voir J. Kummer


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Champ d’applications• construction et architecture (génie civil ou bâtiments)• mécanique (machines, moteurs, avions)• chimie (réservoirs, chaudières)• électricité (câbles, pylônes, centrales)• physique (physique du solide)• matériaux (physique des matériaux)• biomédical (tissus vivants, prothèses)• ….


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Construction et architecture

Viaduc de Millau, 2004Credits: Nicolas Janberg [Structurae, 2006]

Purj Dubai, prévu 2008Credits: 2005 - Emaar PJSC


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Vibrations� Étude de la passerelle Collegebrug

(Ney & Partners)

F

0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0

10,0

1,65 1,75 1,85 1,95 2,05 2,15 2,25

LIMITE

Réponse dynamique sous action de piétonsCalculs non linéaires avec amortissement


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Constructions mécaniques

Simulation d’un crash-testhttp://www.esi-group.com/Products/Crash

Analyse structurale d’un châssis automobilehttp://www.mscsoftware.com/


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Automobile

Développement de nouveaux aciers à haute résistanceProjet ACIETRIP

financé par la Région wallonne[Furnémont, 2003]


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� Vibroacoustique

Interactions fluide-structure


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AéronautiqueAirbus A380http://fr.wikipedia.org/wiki/Airbus_A380, 2006

Snecma CFM56-3 aeroengine, whichcovers all 3 ratings for the Boeing 737-300, -400 and -500 aircraft © 2002, Snecmahttp://www.eurostir.co.uk/eurostir_snecma.html


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Réservoirs et canalisations

http://www.actewagl.com.au/education/water/transport.aspx


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Silos

http://www.kotzur.com/commercial.html


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Infrastructures de production d’énergie

http://college.lakanal.free.fr/qcm/afficher.php?nomqcm=achbprieto

http://www.greenpeace.org/


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contraintes de contraintes de vonvon Mises dans l'osMises dans l'os

maillagesmaillagesdues dues àà

l'implantl'implant

soussous

chargecharge

pression de contact pression de contact

prothprothèèse / osse / os

Biomécanique : prothèse fémorale


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Compétences attendues• Comprendre les exigences de sécurité structurale

– Analyser des situations réelles

• Comprendre le fonctionnement structural des poutres• Maîtriser le vocabulaire de base en vue d’établir un

dialogue avec des experts


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Plan du cours� 1ère partie : généralités

– I.1 à I.3 : notions de base de la mécanique du solide

� 2ème partie : Résistance des matériaux– II.1 Sécurité structurale– II.2 Schéma statique

• actions sur les structures• appuis et liaisons• éléments structuraux

– II.3 Cas particulier : la poutre• définition, sollicitations (éléments de réduction)


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Plan du cours� Analyse élastique

– II.4 Traction et compression pures– II.5 Flexion pure– II.6 Flexion simple (cisaillante)– II.8 Flexion composée– II.9 Introduction à la torsion (torsion uniforme)


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Plan du cours� Propriétés mécaniques des matériaux

– II.11 Essais en laboratoire et modèles constitutifs

� Instabilités– II.14 Flambement élastique


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Renseignements pratiques� Localisation :

– Service Construction, Architecture et Urbanisme, (BATir), Bât C, 87 Av. Buyl, 4ème niveau

� Serveur Web : http://www.ulb.ac.be/smc– transparents disponibles en PDF

• À télécharger (.pdf, 2 dias/page, ↑ 10 Mo)

– pages de commentaires (en cours d’élaboration)• À consulter en cas de besoin (.pdf, 1 dia/page)

� e-mail : [email protected]


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Organisation du cours� Cours oral

– 7 cours de 2h, si possible interactifs– mise en perspective, tout n’est pas exposé– pas de notes, voir notes de références

� Laboratoire– 4h : essais destructifs des matériaux– 2h : essais non destructifs


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Organisation des évaluations� Sur RDV

– Entretien individuel où vous exposez un accident• De la littérature (personnelle, internet ou ULB),• De votre expérience professionnelle ou privée• De toute source fiable !

– Mais accord préalable sur la source

– Questions uniquement sur votre compréhension de l’accident et sur les éléments théoriques vus ensemble qui permettent de comprendre l’accident

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