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Auteur(s)
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Philippe CHOMEL : Docteur d’État - Professeur honoraire à l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ua sélection des matériaux est aussi vieille que l’humanité : elle a relevé longtemps d’une pratique « débrouillarde » pour la réalisation d’objets, appelée par les grecs « teknè » et par les latins « ars » et dont il était peu courant d’écrire les recettes et les règles (cf. aussi [76] [77] [78]).
Aujourd’hui, cette démarche est une discipline jeune, à l’intersection de la science des matériaux, des sciences de l’ingénieur (procédés de fabrication, méthodes de conception et estimation des coûts), et de l’informatique appliquée (gestion de l’information, interfaces homme/machine, techniques d’optimisation numérique) [93].
Cependant, l’importance du nombre de matériaux (plusieurs dizaines de milliers) et des données s’y rapportant, l’étendue des procédés de mise en œuvre (plusieurs milliers), la dispersion et la qualité des informations, les difficultés de trouver les compromis les plus efficaces (en termes de qualité, de coût, de délais) en conception, en fonction de l’environnement du concepteur, incitent à une certaine modestie quant au caractère « scientifique » d’une démarche de sélection. Le rôle de l’opérateur reste essentiel, surtout s’il est dans une petite structure.
C’est pourquoi le contenu de cet article n’est pas de fournir « la » bonne méthode, mais de tracer des repères en parlant de la pratique « classique » en soulignant ses difficultés, puis de présenter des outils d’aide à la décision, encore assez récents et issus du travail initié et développé à l’université de Cambridge (Grande-Bretagne), et étendu en France, avec le soutien du Cetim. Dans le même temps, la conception assistée par ordinateur et son optimisation font l’objet d’une importante activité, notamment en France à « l’école primécanicienne » dont l’extension internationale est en cours ([4] [80]).
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Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Fonctions et composants mécaniques > Comportement mécanique des matériaux > Sélection des matériaux métalliques - Démarches de choix > Démarches classiques
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1. Démarches classiques
1.1 Types de conception
Bien que la conception ne soit pas l’objet de cet article, il peut être utile de rappeler que le contexte de choix de matériaux est différent [114] selon qu’il s’agit d’une conception de variation, adaptative ou innovante.
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Conception de variation : il s’agit de faire un changement de taille, une amélioration de forme ou de performances sans que le principe soit changé ; le passage des contraintes aux efforts, la modification des dimensions, … peuvent amener des changements de matériau.
ExemplePar exemple, les bielles de moteur automobile sont soumises à des efforts de compression et de traction. Elles sont réalisées en grande série (plusieurs millions de pièces par an dans des matériaux variés) :
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en fonte pour les moteurs de faible cylindrée et peu chargés ;
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en acier fritté-forgé pour les moteurs peu chargés (surtout aux USA) ;
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en acier forgé pour des performances plus élevées ;
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rarement en alliage de titane (30 % d’allègement, mais cher) pour le sport automobile.
Le matériau n’est pas le seul critère, bien sûr !
Dans un domaine plus banal, la pince à linge fut d’abord une petite branche de bois fendue, puis deux pièces de bois reliées par un ressort métallique, pour devenir une pièce unique de plastique à bon marché assurant toutes les fonctions (serrement modéré, tenue à l’environnement, coût très faible) ;
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Conception adaptative : on part d’un concept existant pour en améliorer les fonctions.
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Conception innovante : on veut mettre en œuvre une idée nouvelle ou un nouveau principe de fonctionnement, le champ des conventions usuelles du milieu doit être remis en question.
ExemplePar exemple, l’industrie du nucléaire a remis en question les matériaux à...
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