L’objectif général de cours consiste à comprendre le comportement des matériaux et structures simples, selon leur environnement et le type de sollicitation auquel elles sont soumises, afin de les optimiser et prévoir leur possible dégradation.

À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

• de traduire en équations simples les concepts de base utilisés en ingénierie (absence de déformation plastique, absence de rupture, facteur de sécurité, masse minimale, etc.);
• de choisir judicieusement un matériau pour une application donnée;
• de proposer des moyens simples pour changer (améliorer) les propriétés des matériaux (modifications de composition chimique et de microstructure par des procédés simples);
• d’expliquer le lien entre les propriétés des matériaux et les liaisons atomiques, microstructures et défauts;
• d'expliquer en quoi les matériaux sont rarement homogènes et isotropes à de faibles échelles;
• de prévoir les modes de dégradation possible des matériaux et structures simples, et les minimiser par le choix des matériaux ou du design;
• de planifier une investigation et à appliquer des méthodologies éprouvées de caractérisation des matériaux.

Classification des matériaux (polymériques, céramiques, composites) et exemples d’application. Propriétés des matériaux et leur caractérisation. Liaisons atomiques, microstructure et propriétés des matériaux. Choix des matériaux. Structure cristalline et défauts. Effets des contraintes et de la température sur les structures simples : écrouissage, recristallisation, essais mécaniques. Structures polyphasées : diagrammes de phase, durcissement structural et diffusion. Aciers au carbone et faiblement alliés : microstructures, traitements thermiques, trempabilité, diagrammes TTT et TRC. Aciers fortement alliés. Alliages non ferreux. Propriétés et applications des céramiques. Défaillance des matériaux : fatigue, usure, corrosion, fluage.

Séances de laboratoire sur la caractérisation des matériaux, leurs modes de défaillance et les traitements thermiques permettant d’optimiser les alliages métalliques.

Notes importantes :

Les horaires et équipes de séances d'activité pratique seront déterminés lors du premier cours.

Objectifs général

Le cours montrera comment l'ingénieur peut choisir de façon convenable un matériau pour une application donnée ou modifier les propriétés de celui-ci pour améliorer la performance d'une pièce en service ou sa mise en forme. Pour cela, le cours mettra en évidence les relations qui existent entre les propriétés des matériaux, leur structure, leur procédé de fabrication et les conditions d'utilisation.

Objectifs spécifiques

À l'issue du cours, l'étudiant sera évalué sur sa capacité à pouvoir :

1. Acquérir les notions de base des propriétés mécaniques;
2. Décrire et prédire les mécanismes à l'origine des propriétés spécifiques sur les matériaux;
3. Acquérir des connaissances nécessaires pour choisir judicieusement un mtériau pour des applications industrielles, en fonction de ses conditions d'utilisation, de ses propriétés et de sa mise en forme;
4. Développer des compétences en investigation expérimentale sur les matériaux et en rédaction de rapports techniques.

• Le livre : Le livre de référence (premier titre dans documentation obligatoire) sert de base au cours. Sa lecture est essentielle à l’assimilation des notions de base. Il est fortement recommandé de lire les chapitres couverts par le cours. En particulier, le livre sert à consolider les notions présentées en classe.
• Le cours (3 heures par semaine) : C'est le lieu idéal pour construire et tester ses connaissances. Des exposés magistraux seront encadrés par des périodes plus informelles où la participation active des étudiants est essentielle. Ces activités soutiendront l’écoute active et fourniront aux étudiants des opportunités d’autoévaluation.
• Les exercices : Certaines applications numériques seront montrées en classe, mais la plupart des exemples seront suggérés ou fournis aux étudiants (par exemple, dans le livre de référence).
• Les échanges et discussions avec les autres étudiants sont fortement encouragés.
• Les devoirs : Ils seront attribués vers les cours #5 et cours #10. Vous les traiterez par équipe de six à dix (6 à 10) étudiants et les remettrez SEULEMENT un (1) exemplaire par équipe sur Moodle. Pour des raisons pédagogiques, il est essentiel de travailler en équipe; les devoirs qui ne sont pas réalisés en équipe de 6 à 10 étudiants se verront attribuer la note de zéro (0). Les solutionnaires seront disponibles sur le site Moodle avant les examens intra et final. Ces devoirs vous permettront de vérifier l’acquisition des connaissances et serviront d’entraînement pour les examens.
• L’examen intra : L’examen intra permettra aux étudiants de baliser leur apprentissage, de valider la compréhension des notions de base et de vérifier qu’ils réagissent correctement à des problèmes simples. L’examen sera fait en ligne sur la plateforme Moodle.
• Activités pratiques & laboratoires (3 heures chaque semaine dans l’emploi du temps, excluant le temps de préparation) : Des séances d’activités pratiques permettent d’intégrer des notions vues dans le cours. Elles sont importantes et comptent pour presque un tiers de la note finale. Quatre (4) sujets seront traités parmi lesquels : caractérisation des propriétés de matériaux, fatigue et traitements thermiques, corrosion, et matériaux non métalliques. L’activité se fait en groupe.
  • L’organisation des groupes des travaux pratiques se fera lors de la première semaine de cours. Les groupes sont de trois (3) ou quatre(4) étudiants disponibles au même moment dans leur emploi du temps. Une fois le sujet reçu, le groupe devra chercher les informations nécessaires grâce à Internet, ouvrages de référence et bases de données disponibles via la bibliothèque de l’ETS (et son site web).
  • Chaque semaine à la période commune définie dans l’emploi du temps, tous les membres de l’équipe devront faire un état de l’avancement de leur recherche au cours d’une présentation orale suivie d’échange avec les chargés d’activité pratique (présentation à distance : l’outil ZOOM est fortement recommandé). Cette présentation se fera devant les autres étudiants qui ont choisis cette période dans leur emploi du temps. Les chargés d’activité pratique agiront comme des superviseurs industriels. Les étudiants doivent TOUS avoir préparé les activités pratiques avant de venir aux séances et s’être suffisamment concertés pour présenter un travail cohérent. Les étudiants développeront ainsi leur qualité de présentateur et apprendront à structurer une recherche.
  • Les présentations, l’avancement du projet, et la participation active lors de la présentation des autres groupes sont notés. A la fin de chaque activité, un rapport de synthèse sera demandé et évalué également. Les étudiants évalueront également le travail des autres équipes à chaque séance.
• Projet de fin de cours : Les dernières séances d’activités pratiques sont dédiées à un projet technologique permettant de fabriquer des matériaux ou des pièces avec des propriétés avancées. Ceci permet de faire la synthèse de certaines notions vues dans un contexte actuel et avec les technologies utilisées dans l’industrie. En suivant les mêmes règles que dans les Activités pratiques (point 7).