Choix des matériaux en conception mécanique

Sommaire et contenu du livre "Choix des matériaux en conception mécanique"

TABLE DES MATIÈRES Avant-propos V Remerciements VI Note sur l'édition française VI Téléchargez les diagrammes de sélection VI 1• Introduction 1.1 Généralités 1 1.2 Les matériaux en conception 2 1.3 L'évolution des matériaux industriels 3 1.4 L'évolution des matériaux dans les aspirateurs 5 1.5 Récapitulation 7 1.6 Bibliographie 8 2 • La conception 9 2.1 Introduction 9 2.2 Le processus de conception 9 2.3 Les différents types de conception 11 2.4 Les outils de conception et les données 12 2.5 Fonction, matériau, géométrie et procédé 14 2.6 Étude de cas : le tire-bouchon 15 2.7 Récapitulation 18 2.8 Bibliographie 20 3 • Propriétés des matériaux 22 3.1 Introduction 22 3.2 Les familles de matériaux 22 3.3 Définitions des propriétés des matériaux 24 3.4 Récapitulation 35 3.5 Bibliographie 35 4 • Diagrammes pour le choix des matériaux 37 4.1 Introduction 37 4.2 Représentation des propriétés des matériaux 38 4.3 Diagrammes de propriétés 43 4.4 Récapitulation 73 4.5 Bibliographie 75 '--------­ 5 • Principes du choix des matériaux 76 5.1 Introduction 76 5.2 Stratégie de choix 77 5.3 ~tabllssement des limites de propriété et des indices de performance 81 5.4 La procédure de choix 91 5.5 Indice de structure 95 5.6 Récapitulation 97 5.7 Bibliographie 97 6 • Choix des matériaux : études de cas 98 6.1 Introduction 98 6.2 Matériaux pour rames 99 6.3 Miroirs de grands télescopes 103 6.4 Matériaux pour pieds de table 108 6.5 Coût -Matériaux de structure pour constructions 112 6.6 Matériaux pour volants d'inertie 117 6.7 Matériaux pour ventilateurs àhaut débit 122 6.8 Boules de machine àécrire 125 6.9 Matériaux pour ressorts 129 6.10 Charnières élastiques 134 6.11 Matériaux pour joints 138 6.12 Diaphragmes pour capteurs de pression 142 6.13 Couteaux et pivots 145 6,14 Conception limitée par la déformation 149 6.15 Réservoirs sous pression sûrs 154 6.16 Matériaux rigides àamortissement élevé 158 6.17 Isolation pour conteneurs isothermes 162 6.18 Parois de four à haut rendement énergétique 166 6,19 Matériaux pour chauffage solaire passif 170 6.20 Matériaux minimisant la distorsion thermique dans les instruments de précision 174 6.21 Vannes de robinet en céramique 178 6.22 Paliers en nylon pour gouvernails de bateaux 181 6.23 Conclusions 185 6.24 Bibliographie 185 7 • Choix des matériaux et de la géométrie 187 7.1 Introduction 187 7.2 Facteurs de forme 192 7.3 Performance des sections standard 198 7.4 Limites dues au matériau pour les facteurs de forme 203 7.5 Indices de performance incluant la géométrie 208 7.6 Facteur de forme microscopique ou microstructural 211 7.7 Co-sélection matériau-géométrie 215 L.---_ 7.8 Récapitulation 218 7.9 Bibliographie 220 7.A Annexe: contraintes géométriques et facteurs de forme associés 221 8 • Choix de la géométrie: Études de cas 224 8.1 Introduction 224 8.2 Longerons d'avions 225 8.3 Fourches de vélo de course 229 8.4 Solives: bois ou acier? 232 8.5 Augmenter la rigidité des tôles d'acier 236 8.6 Ressorts ultra-performants 238 8.7 Récapitulation 242 9 • Conception multi-contraintes et multi-objectifs 243 9.1 Introduction 243 9.2 Sélection par application successive des limites 244 9.3 Méthode des facteurs de pondération 246 9.4 Méthodes utilisant la logique floue 248 9.5 Méthodes systématiques de traitement 249 9.6 Objectifs composés, constantes d'échanges 253 9.7 Récapitulation 261 9.8 Bibliographie 262 10 • Conception multi-contraintes et multi-objectifs : études de cas 264 10.1 Introduction 264 10.2 Contraintes multiples: bielles pour moteurs 264 10.3 Contraintes multiples: bobinages pour aimants à champ magnétique élevé 269 10.4 Objectifs multiples: matériaux pour 275 10.5 Objectifs multiples: gobelets jetables 279 10.6 Récapitulation 283 11 • Procédés de fabrication et conception 285 11.1 Introduction 285 11.2 Les procédés et leur influence sur la conception 286 11.3 Caractéristiques des procédés 300 11.4 Choix systématique d'un procédé 300 11.5 Passage en revue : diagrammes de choix 303 11.6 Classement: coût d'un procédé 315 11.7 Informations complémentaires 322 11.8 Récapitulation 322 11.9 Bibliographie 323 ~---­ 12 • Choix des procédés: cas pratiques 325 12.1 Introduction 325 12.2 Mise en forme d'un ventilateur 325 12.3 Fabrication d'un réservoir sous pression 331 12.4 Mise en forme d'une micro-poutre 334 12.5 Mise en forme des vannes de robinet en céramique 336 12.6 Procédé de fonderie économique 338 12.7 Sélection assistée par ordinateur p 340 12.8 Sélection assistée par ordinateur 344 12.9 Récapitulation 348 12.10 Bibliographie 349 13 • Sources de données 351 13.1 Introduction 351 13.2 Données pour la conception 352 13.3 Passage en revue : structuration 354 13.4 Informations complémentaires 356 13.5 Vérifier et estimer les données 358 13.6 Récapitulation 362 13.7 Bibliographie 363 13.A Annexe: sources de données sur les matériaux 363 14 • Utilisation des sources de données: cas pratiques 383 14.1 Introduction 383 14.2 Données pour un alliage ferreux : acier inox 302 383 14.3 Données pour un alliage non ferreux 385 14.4 Données pour un polymère: le polyéthylène 388 14.5 Données pour une céramique: la zircone 390 14.6 Donnée pour un polymère chargé 393 14.7 Données pour un composite à matrice métallique: AIISiC(p) 395 14.8 Donnée pour un composite à matrice polymère 397 14.9 Données pour un matériau naturel: le balsa 399 14.10 Récapitulation 400 14.11 Bibliographie 402 15 • Matériaux, esthétique et design 403 15.1 Introduction 403 15.2 Esthétique et design 404 15.3 Le code-barres 407 15.4 L'évolution des téléphones 408 15.5 La conception des sèche-cheveux 411 15.6 Conception des fourchettes 413 15.7 Récapitulation 415 15.8 Bibliographie 415 '-------­ 16 • Forces motrices pour le changement 417 16.1 Introduction 417 16.2 Force du marché: économie contre performance 417 16.3 La science: la recherche poussée par la curiosité 420 16.4 L'environnement: l'éco-conception 422 16.5 Recycler et réutiliser 428 16.6 Récapitulation 429 16.7 Bibliographie 430 A • Aide-mémoire· formulaire 433 A.1 Équations de constitution 434 A.2 Moments des sections 436 A.3 Flexion élastique (poutres) 438 A.4 Défaillance en flexion (poutres et panneaux) 440 A.5 Flambage (colonnes et plaques) 442 A.6 Torsion (arbres) 444 A.7 Disques statiques et en rotation 446 A.a Contraintes de contact 448 A.9 Estimation des concentrations de contraintes 450 A.10 Fissures aiguës 452 A.11 Réservoirs sous pression 454 A.12 Vibration des poutres, des tubes et des disques 456 A.13 Fluage et rupture par fluage 458 A.14 Flux de chaleur et de matière 460 A.15 Solutions des équations de diffusion 462 A.16 Bibliographie 464 B• Indices de performance 466 B.1 Introduction 466 B.2 Utilisation des indices 466 • Index 475