Séance de cours

Mécanique de la fracture: introduction et applications

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Dans cours

CIVIL-526: Steel structures, selected topics

Design and dimensioning of load-bearing structures using structural steel, with emphasis on the specific methods related to steel-concrete composite elements (for buildings and bridges), fatigue (bridges) and fire (buildings). ...

Description

Cette séance de cours se penche sur la mécanique des fractures, en explorant des concepts tels que la mécanique des fractures, les tests de fatigue et la ténacité des matériaux. L'instructeur discute de l'histoire de la mécanique des fractures, de ses applications dans des scénarios réels tels que les défaillances de navires et de l'importance de comprendre les facteurs influençant la résilience des matériaux. À travers des exemples et des calculs, la séance de cours montre comment déterminer le facteur d'intensité de contrainte critique pour différents types de fissures, en soulignant l'importance de la ténacité du matériau dans la prévention des défaillances catastrophiques. La séance de cours couvre également le principe de fuite avant rupture dans les récipients sous pression, l'influence de la géométrie de la fissure sur l'intensité des contraintes et le rôle de l'absorption d'énergie dans la défaillance du matériau.

Enseignant·e

Alain Nussbaumer

Expertise Structures métalliquesVerre structuralFatigue et mécanique de la ruptureEvaluation de structures existantesRupture à faible nb de cycles Mission RECHERCHE: Responsable du domaine de recherche « fatigue et rupture des structures en acier ». Expert dans les domaines de la fatigue et rupture de structures en acier, aluminium et verre, sécurité et aptitude au service, ainsi que les éléments composés de plusieurs matériaux.Habilité à diriger des thèses de doctorat depuis 2005.ENSEIGNEMENT: Responsable

Source officielle

Concepts associés (19)

Ténacité

La ténacité est la capacité d'un matériau à résister à la propagation d'une fissure. On peut aussi définir la ténacité comme étant la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber avant de rompre, mais il s'agit d'une définition anglophone. En anglais, on fait la différence entre « toughness », l'énergie de déformation à rupture par unité de volume (, ce qui correspond aussi à des pascals) et « », la ténacité au sens de résistance à la propagation de fissure.

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.

Concentration de contrainte

thumb|La fissure dans le béton a été amorcée par un « effet de pointe » (concentration de contrainte). La concentration de contrainte est un phénomène survenant lorsque la section d'une pièce varie de manière brutale : trou (perçage), rainure, épaulement, gorge, fond de fissure, etc. Une pièce présente des points de fragilité dus à la forme. On constate que l'apparition des fissures, et la rupture, a en général lieu dans des zones présentant des angles vifs rentrants ou bien des perçages.

Science des matériaux

La science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie structurale et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent (métaux, polymères, semi-conducteurs, céramiques, composites, etc.). Elle se focalise sur l'étude des principales caractéristiques des matériaux, ainsi que leurs propriétés mécaniques, chimiques, électriques, thermiques, optiques et magnétiques. La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.

Matériau

vignette|Grandes classes de matériaux. Les matériaux minéraux sont des roches, des céramiques ou des verres. Les matériaux métalliques sont des métaux ou des alliages. Un matériau est toute matière utilisée pour réaliser un objet au sens large. Ce dernier est souvent une pièce d'un sous-ensemble. C'est donc une matière sélectionnée à l'origine en raison de propriétés particulières et mise en œuvre en vue d'un usage spécifique.

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Mécanique de la fracture : facteur d'intensité du stress

Explore le facteur d'intensité du stress dans la mécanique des fractures, la prédiction de la propagation des fissures et la ténacité matérielle.

Fracture et dureté des matériaux

Couvre l'intensité de contrainte, la fracture et la ténacité des matériaux, y compris le comportement des matériaux ductiles et fragiles.

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