Séance de cours

Propriétés thermiques et diffusion

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Dans cours

MSE-101(b): Matériaux: de la chimie aux propriétés

Ce cours permet l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimique en liaison avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux. ...

Description

Cette séance de cours couvre les propriétés thermiques des matériaux, y compris la diffusion atomique, la fatigue thermique et la propagation des fissures. Il traite également de l'impact des contraintes mécaniques sur les matériaux, de la résistance à la fatigue et de la limite d'endurance. L'instructeur explique comment les fissures affectent l'intégrité des matériaux et le concept de tribologie dans l'usure des matériaux.

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Enseignant·e·s (4)

Michel Rappaz

Après un doctorat en physique du solide (1978) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), un post-doc à Oak Ridge National Laboratory, Michel Rappaz rejoint l’Institut des matériaux de l’EPFL en 1981. Après un passage de deux ans dans un bureau d’ingénieurs, il revient à l’EPFL en 1984 où il est nommé Professeur titulaire en 1990, puis Professeur ordinaire en 2003. Après sa retraite de l’EPFL en 2015, il est actuellement Professeur émérite et consultant indépendant auprès de divers centres de recherche et industries. Ses principaux centres d’intérêt sont les transformations de phase et la solidification, en particulier le couplage des aspects macroscopiques de transferts de chaleur et de masse à l’échelle des procédés avec les aspects microscopiques de germination-croissance des microstructures et des défauts. Parmi ses diverses réalisations, on peut mentionner le développement d’Automates Cellulaires couplés avec la méthode d’Eléments Finis (modèle CAFE) pour la prédiction des structures de grains en solidification, le développement de modèles granulaires pour la fissuration à chaud, l’application de la méthode de champ de phase pour la compréhension de diverses microstructures, la découverte de la germination assistée dans certains alliages par des phases quasicrystallines, ainsi que de nombreuses études touchant aussi bien les aspects fondamentaux de formation des structures que des aspects plus appliqués des procédés. Certains modèles développés dans son laboratoire ont été commercialisés par une spin-off fondée en 1991 (Calcom SA), faisant partie actuellement du groupe français ESI. Michel Rappaz a initié en 1992 un cours annuel de formation continue en solidification, suivi à ce jour par plus de 900 participants venant d’une quarantaine de pays. Il collabore actuellement avec une autre spin-off du laboratoire fondée en 2014, Novamet SàrL. Michel Rappaz a reçu de nombreux prix et distinctions, en particulier le prix Mathewson de co-auteur (1994) et auteur (1997) de l’American Mineral, Metals and Materials Society (TMS), le prix de la fondation Koerber avec les Profs Y. Bréchet et M. Asbby (1996), la médaille Sainte-Claire Deville (1996) et la Grande Médaille (2011) de la Société Française des Matériaux (SF2M), le prix Bruce Chalmers de la TMS (2002), le prix Mc Donald Memorial Lecture du Canada (2005), la médaille d’or de la Société Européenne des Matériaux (FEMS, 2013) et le prix Brimacombe de la TMS (2015). Il fait partie des “Highly-Cited Authors” de ISI, il est fellow des sociétés ASM, IOP et TMS, et a écrit plus de 200 publications et deux livres.

Arianna Marchioro

Source officielle

Concepts associés (20)

Contrainte (mécanique)

vignette|Lignes de tension dans un rapporteur en plastique vu sous une lumière polarisée grâce à la photoélasticité. En mécanique des milieux continus, et en résistance des matériaux en règle générale, la contrainte mécanique (autrefois appelée tension ou « fatigue élastique ») décrit les forces que les particules élémentaires d'un milieu exercent les unes sur les autres par unité de surface. Ce bilan des forces locales est conceptualisé par un tenseur d'ordre deux : le tenseur des contraintes.

Génie mécanique

Le génie mécanique (ou l'ingénierie mécanique) désigne l'ensemble des connaissances liées à la , au sens physique (sciences des mouvements) et au sens technique (étude des mécanismes). Ce champ de connaissances va de la conception d'un produit mécanique au recyclage de ce dernier en passant par la fabrication, la maintenance, etc. Données dans l'ordre du cycle de vie d'un produit mécanique. Conception de produit : analyse fonctionnelle, dessin industriel, conception assistée par ordinateur.

Tenseur des contraintes

Le tenseur des contraintes est un tenseur d'ordre 2 utilisé en mécanique des milieux continus pour caractériser l'état de contrainte, c'est-à-dire les efforts intérieurs mis en jeu entre les portions déformées d'un milieu. Le terme a été introduit par Cauchy vers 1822. Comme les efforts intérieurs sont définis pour chaque surface coupant le milieu (on parle d'ailleurs également d'efforts surfaciques), le tenseur est défini localement, en chaque point du solide. L'état de contrainte du solide est donc représenté par un champ tensoriel.

Stress–strain analysis

Stress–strain analysis (or stress analysis) is an engineering discipline that uses many methods to determine the stresses and strains in materials and structures subjected to forces. In continuum mechanics, stress is a physical quantity that expresses the internal forces that neighboring particles of a continuous material exert on each other, while strain is the measure of the deformation of the material. In simple terms we can define stress as the force of resistance per unit area, offered by a body against deformation.

Diffusion de la matière

La diffusion de la matière, ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces chimiques qu'il comporte. La diffusion chimique est un phénomène de transport irréversible qui tend à homogénéiser la composition du milieu. Dans le cas d'un mélange binaire et en l'absence des gradients de température et de pression, la diffusion se fait des régions de plus forte concentration vers les régions de concentration moindre.

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Séances de cours associées (64)

Mécanique des fractures: introduction et analyse de la croissance des fissures

Couvre les bases de la mécanique des fractures, y compris la forme des fissures et l'analyse de la croissance.

Thermomécanique : problèmes thermiques et mécaniques

Explore les problèmes thermiques et mécaniques en thermomécanique, couvrant l'équation de la chaleur, la déformation totale et la modélisation de l'analyse des contraintes.

Propriétés thermiques en science des matériaux

Explore les effets de la température sur les matériaux, y compris la dilatation thermique et la conductivité.

Crack Tip Plasticité dans les matériaux

Explore la plasticité de la pointe de fissure dans les matériaux, en soulignant l'importance de la zone plastique dans la résistance aux fissures.

Tests mécaniques : mécanique des fissures et des creeps

Explore les tests de fluage, la déformation et la mécanique des fractures dans les tests mécaniques.

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Fabien Sorin

Sep 2002-Oct 2007 Ph.D., Department of Materials Science and Engineering, MIT, USA. Supervisor: Prof. Yoel Fink; Thesis: Multi-material, Multifunctional Fiber Devices. After graduating with an engineering degree and a Master of Science in Physics from the Ecole Polytechnique in Palaiseau, France, Prof. Sorin joined the department of Materials Science and Engineering at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA for his graduate studies. He worked as a research assistant in the Photonic Bandgap Fibers and Devices Group of Professor Yoel Fink and graduated with a PhD in 2008. His PhD thesis led to the development of a new class of fiber material and devices and he was a pioneer of the field of multi-material fibers. Mar 2008-Oct 2010 Postdoctoral Associate and Research Scientist, Research Laboratory of Electronics, MIT. He then joined the Research Laboratory of Electronics at MIT as a Postdoctoral Associate, and continued as a Research Scientist associate, where he conducted independent research in the emerging field of multi-material fibers and was involved and led a variety of projects in fundamental research as well as in collaborations with local start-ups. Apr 2011 Feb 2013 Research Engineer, Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers, France. Surface du Verre et interface Group In 2011, prof. Sorin returned to Europe and joined the company Saint-Gobain in the Saint-Gobain Recherche center, its biggest research center located near Paris in France. As a research engineer, he developed a new research thrust investigating new photonic materials and nanostructures for the energy and building industries. In particular, he and colleagues developed innovative processing approaches to deploy photonic nanostructures for light management over large area substrates, for applications in energy harvesting and saving, and for building materials and windows. Mar 2013 Present Assistant Professor tenure-track, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland. Head of the Photonic materials and fibre devices laboratory (FIMAP) Since March 2013, he is in the department of Materials Science (IMX) at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as an assistant professor tenure-track. He is starting a research group on photonic materials and fiber devices (FIMAP), continuing on developing innovative materials processing approaches and photonic device architectures to develop new solutions in energy harvesting, saving and storage, in sensing and monitoring, health care and smart fabrics.

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Contrainte (mécanique)

Génie mécanique

Tenseur des contraintes

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