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Séance de cours

Fracture des matériaux: Examen des exercices

Dans cours

MSE-424: Fracture of materials

This course covers elementary fracture mechanics and its application to the fracture of engineering materials. ...

Description

Cette séance de cours couvre un examen des exercices liés à la fracture des matériaux, y compris des sujets tels que la fracture dépendante du taux dans les caoutchoucs, les températures de transition ductile-fragile et la fracture à médiation par l'engouement dans les polymères. Les exercices impliquent des explications qualitatives, des calculs des énergies de fracture et des prédictions du comportement matériel dans différentes conditions.

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Enseignant·e·s (4)

Jean-François Molinari

Professor J.F. Molinari is the director of the Computational Solid Mechanics Laboratory (http://lsms.epfl.ch) at EPFL, Switzerland. He holds an appointment in the Civil Engineering institute, which he directed from 2013 to 2017, and a joint appointment in the Materials Science institute. He started his tenure at EPFL in 2007, and was promoted to Full Professor in 2012. He is currently an elected member of the Research Council of the Swiss National Science Foundation in Division 2 (Mathematics, Natural and Engineering Sciences), and co editor in chief of the journal Mechanics of Materials. J.F. Molinari graduated from Caltech, USA, in 2001, with a M.S. and Ph.D. in Aeronautics. He held professorships in several countries besides Switzerland, including the United States with a position in Mechanical Engineering at the Johns Hopkins University (2000-2006), and France at Ecole Normale Supérieure Cachan in Mechanics (2005-2007), as well as a Teaching Associate position at the Ecole Polytechnique de Paris (2006-2009). The work conducted by Prof. Molinari and his collaborators takes place at the frontier between traditional disciplines and covers several length scales from atomistic to macroscopic scales. Over the years, Professor Molinari and his group have been developing novel multiscale approaches for a seamless coupling across scales. The activities of the laboratory span the domains of damage mechanics of materials and structures, nano- and microstructural mechanical properties, and tribology.

John Christopher Plummer

ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE (EPFL), Lausanne, Switzerland 1989- Collaborateur Scientifique/Chargé de Cours (Lecturer) (1998-) Privat Docent (1998) Laboratoire de Technologie des Composites et Polymères (LTC) (2000-) Laboratoire de Polymères (LP) (1998-2000) UNIVERSITY OF MICHIGAN (UMICH), Ann Arbor, MI, USA 1995-1996 Visiting Scientist, Department of Materials Science and Engineering (DMSE) UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK 1986-1989 Research Assistant, Physics and Chemistry of Solids Group (PCS), Department of Physics UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK, Department of Materials 1986 PhD, "Flux Pinning in Type-II Superconductors" UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK, 1982 BA/MA Honours Degree in Natural Sciences Awards Prix R&R Haenny, 2007, DuPont Research Award, 2003, Commendation, British Polymer Group, Reading 1989 RECENT PUBLICATIONS Ramier J, Da Costa N, Plummer CJG, Leterrier Y, Manson JAE, Eckert R, Gaudiana R, Cohesion and adhesion of nanoporous TiO2 coatings on titanium wires for photovoltaic applications, Thin solid films, 516, 1913 (2008). Ramier J, Plummer CJG, Leterrier Y, Manson JAE, Eckert B, Gaudiana R, Mechanical integrity of dye-sensitized photovoltaic fibers, Renewable energy, 33, 314 (2008).

Houphouet-Boigny C, Plummer CJG, Wakeman MD, Manson JAE, Hybrid glass fiber-reinforced thermoplastic nanocomposites, J. Thermoplast. Comp. Mater., 21, 103 (2008).

Ternat C, Ouali L, Sommer H, Fieber W, Velazco MI, Plummer CJG, Kreutzer G, Klok HA, Manson JAE, Herrmann, Investigation of the Release of Bioactive Volatiles from Amphiphilic Multiarm Star-Block Copolymers by Thermogravimetry and Dynamic Headspace Analysis, Macromolecules 41(19), 7079 (2008). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Mechanical properties of highly filled latex-based polystyrene/laponite nanocomposites, Solid State Phenomena Vol. 151, 30 (2009). Plummer, CJG, Dalle Vacche, S, Houphouët-Boigny, C, Michaud, V, Månson, JAE, Hybrid Glass Mat Reinforced Polypropylene-Montmorillonite Nanocomposites, Solid State Phenomena Vol. 151, 60 (2009). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Highly filled polystyrenelaponite nanocomposites prepared by emulsion polymerization, European Polm. J. 45, 621 (2009). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Fracture mechanisms in polystyrene/laponite nanocomposites prepared by emulsion polymerization, Engineering Fracture Mechanics 76, 2846 (2009) Clausen P., Andreoni W., Curioni A., Hughs E., Plummer C.J.G. Adsorption of low-molecular-weight molecules on the surface of a sodium smectite clay: an ab initio study, Journal of Physical Chemistry C 113, 12293 (2009). Clausen P., Andreoni W., Curioni A., Hughs E., Plummer C.J.G., Water adsorption on a sodium smectite clay surface: an ab initio study, Journal of Physical Chemistry C 113, 15218 (2009). Molberg, M, Leterrier, Y., Plummer, C.J.G., Walder, C., Löwe, C., Opris, D.M., Nüesch, F.A., Bauer, S., Månson, J.-A.E., Frequency dependent dielectric and mechanical behaviour of elastomers for actuator applications, J. Appl. Phys. 106, 054112 (2009) Clausen P., Signorelli M., Schreiber A., Hughes E., Plummer CJG, Fessas D., Schiraldi A., Månson E. J.-A., Equilibrium desorption isotherms of water, ethanol, ethyl acetate and toluene on a sodium smectite clay, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 98, 833 (2009) Micusik, M., Bonnefond, A., Reyes, Y., Bogner, A., Chazeau, L., Plummer, C.J.G., Paulis, M., Leiza, J.R., Morphology of Polymer/Clay Latex Particles Synthesized by Miniemulsion Polymerization: Modeling and Experimental Results Macromol. React. Eng. 2010, 4, 432 (2010). Houphouet-Boigny C., Plummer CJG, Vacche SD, Michaud V, Wakeman MD, Månson E. J.-A., Hybrid Glass Mat-reinforced Polypropylene-Montmorillonite Nanocomposites, J. Comp. Mater. 44, 1975 (2010). Delabarde, C., Plummer C.J.G., Bourban, P.-E., Månson E. J.-A., Solidification behavior of PLLA/nHA nanocomposites, Comp. Sci. & Tech. 70, 1813 (2010). Plummer C.J.G., Ruggerone R., Negrete-Herrera N., Bourgeat-Lami E., Månson J.-A.E., Small Strain Mechanical Properties of Latex-Based Nanocomposite Films, Macromol. Symp. 294, 1 (2010). Dalle Vacche, S., Plummer C.J.G., Houphouet-Boigny C., Månson E. J.-A., Morphology and mechanical properties of isotactic polypropylene glass mat thermoplastic composites modified with organophilic montmorillonite, J Mater Sci 46, 2112 (2011).

Source officielle

Proximité ontologique

Chimie

Chimie organique: Chimie macromoléculaire

Concepts associés (32)

Natural rubber

Rubber, also called India rubber, latex, Amazonian rubber, caucho, or caoutchouc, as initially produced, consists of polymers of the organic compound isoprene, with minor impurities of other organic compounds. Thailand, Malaysia, Indonesia, and Cambodia are four of the leading rubber producers. Types of polyisoprene that are used as natural rubbers are classified as elastomers. Currently, rubber is harvested mainly in the form of the latex from the rubber tree (Hevea brasiliensis) or others.

Caoutchouc synthétique

Les caoutchoucs synthétiques (ou artificiels) sont un type d’élastomère, invariablement polymères. Comme les matières plastiques, ils sont souvent issus d’un combustible fossile. Un élastomère possède une meilleure déformation élastique sous contrainte que la plupart des matériaux et revient à sa forme initiale sans aucune déformation permanente. Son premier usage est la fabrication de pneus (où l'on trouve aussi une certaine proportion de caoutchouc réalisé avec du latex naturel, notamment dans les pneus de camions).

Rupture (matériau)

thumb|Courbe de traction idéale d'un matériau ductile thumb|Courbe de traction typique pour un matériau fragile En science des matériaux, la rupture ou fracture d'un matériau est la séparation, partielle (comme une crique ou une fissure ou une brisure) ou complète, en deux ou plusieurs pièces sous l'action d'une contrainte. Une rupture peut être souhaitée par le concepteur de la pièce comme dans le cas de la conception de dispositifs de sécurité ou au contraire celui-ci cherche à éviter cette rupture en mettant en adéquation la fonction de cette pièce avec les dimensionnements et choix des matériaux utilisés et des procédés de fabrication.

Mécanique de la rupture

La catastrophe du Vol 587 American Airlines s'explique par la rupture de la dérive de l'appareil.|vignette La mécanique de la rupture tend à définir une propriété du matériau qui peut se traduire par sa résistance à la rupture fragile (fracture) ou ductile. Car si les structures sont calculées pour que les contraintes nominales ne dépassent pas, en règle générale, la limite d'élasticité du matériau et soient donc par voie de conséquence à l'abri de la ruine par rupture de type ductile ; elles ne sont pas systématiquement à l'abri d'une ruine causée par la présence d'une fissure préexistante à la mise en service ou créée en service par fatigue (comme lors de la catastrophe ferroviaire de Meudon) ou par corrosion sous contrainte.

Butadiène-acrylonitrile

Les copolymères butadiène-acrylonitrile, aussi appelés « caoutchoucs nitrile » (sigle NBR, ), sont un type d’élastomère à usages spéciaux. Ils sont synthétisés par copolymérisation radicalaire en émulsion du butadiène avec l’acrylonitrile (noté AN ou ACN). Le taux d’« acrylonitrile », variable selon les propriétés recherchées, se situe entre 15 et 51 % (classification : grades à taux moyen : 33 %, haut taux : > 41 %). Il existe cinq types généraux d’élastomères NBR, dont le « nitrile carboxylé » (XNBR), à chaine carboxylée.

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Fracture et dureté des matériaux

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Résistance des matériaux

Couvre le concept de ténacité des matériaux, en mettant l'accent sur la résistance à la propagation des fissures et à la déformation plastique.

Sondes flexibles: Mécanique et design

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Explore l'impact des effets de taux sur la ténacité du matériau et l'équivalence temps-température dans les polymères viscoélastiques.

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