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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours :


PLAN DE COURS

Été 2019
MEC200 : Technologie des matériaux (4 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CHM131    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 25,0 % 75,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
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…);

-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; de pouvoir 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.



Objectifs du cours
  1. Notes importantes :

    1. Les horaires et équipes de laboratoire seront déterminés au premier cours.

Objectif 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 des matériaux;
  3. Acquérir des connaissances nécessaires pour choisir judicieusement un matériau 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 des matériaux et en rédaction de rapports techniques.



Stratégies pédagogiques

Le livre : Le livre de référence (1) 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.

  1. 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.
  2. Les exercices : Certaines applications numériques seront montrées en classe. D'autres qui sont résolus dans le livre de cours seront suggérés aux étudiants.
  3. Les échanges et discussions avec les autres étudiants sont fortement encouragés.
  4. Les devoirs : attribués vers la troisième (3e) et la neuvième (9e) semaine. Vous les traiterez par équipe de huit (8) à douze (12) étudiants et les remettrez deux ou trois semaines plus tard. Les corrections 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.
  5. L’examen intra : L'examen intra permettra aux étudiants de baliser leur apprentissage, de vérifier la compréhension des notions de base et de vérifier qu’ils réagissent correctement à des problèmes simples.
  6. Les laboratoires (3 heures chaque semaine) : Des séances de laboratoire permettent d’intégrer des notions par la pratique. Ils comptent pour environ le tiers de la note finale! Quatre (4) sujets seront traités au cours de ces séances : l'identification des matériaux, la corrosion, la fatigue et les traitements thermiques. La matières couverte dans les laboratoires fera aussi partie des examens. Pour chaque sujet, un rapport écrit sera demandé et noté  (contenu, forme). Les étudiants doivent, TOUS, avoir préparé les laboratoires avant de venir aux séances de travaux pratiques.

Toutes les séances de laboratoire ont lieu au local A-2150 (laboratoire des matériaux). Les étudiants travailleront en équipe de deux (2). 




Utilisation d’appareils électroniques

Pendant les examens, les téléphones cellulaires, les ordinateurs et les calculatrices graphiques et programmables sont interdits mais les additionneuses sont fortement suggérées.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
02 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours
03 Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Philippe Bocher Activité de cours Philippe.Bocher@etsmtl.ca A-1808
02 Nicole R. Demarquette Activité de cours NicoleR.Demarquette@etsmtl.ca A-2920
03 Ricardo J. Zednik Activité de cours ricardo.zednik@etsmtl.ca A-2138



Cours

Cours

Activités

Lectures

1

Introduction sur le génie et science des matériaux : relation structure – propriétés; classes des matériaux, structure atomique, choix des matériaux

Chpt 1

2

Les liaisons atomiques et propriétés des matériaux : relation liaisons – propriétés.

Chpts 2 et 13

3

Structure cristalline des matériaux et caractérisation : matériaux cristallins, semi-cristallins, amorphes, méthodes expérimentales de caractérisation

Chpt 3

4

Défauts dans les cristaux et Diffusion : Défauts ponctuels, dislocations, relations défauts-propriétés

(attribution du Devoir 1)

Chpts 4 et 5

5

Propriétés mécaniques 1 : Propriétés en traction des différents matériaux, module d’élasticité, plasticité, viscosité, viscoplasticité, viscoélasticité.

(remise par les étudiants du Devoir 1 au plus tard le 7 juin à 16h30)

Chpts 4 et 5

6

Les polymères

Chpt 13

7

Diagramme de phase unitaire et binaire à l'équilibre : Définitions, règle des bras de levier, eutectique, durcissement structurel, durcissement par précipitation

À préciser

8

EXAMEN INTRA (portant sur les cours 1 à 6 seulement)

 

9

Les céramiques et composites

À préciser

10

Les aciers : Diagramme de phase, Traitement thermiques des aciers, diagrammes TTT

À préciser

11

Propriétés mécaniques 2: Propriétés en traction, Écrouissage, traitement thermomécanique

(attribution du Devoir 2)

À préciser

12

Mécanique de la rupture et Défaillances mécaniques : Ductilité, fragilité, Résistance au chocténacité, TTDF, concentration de contraintes, fatigue (Courbe S-N, courbe de Paris, paramètre de Larson-Miller)

(remise par les étudiants du Devoir 2 au plus tard le 26 juillet à 16h30)

À préciser

13

Corrosion : et autres modes de dégradation des matériaux; méthodes de protection

À préciser




Laboratoires et travaux pratiques

Laboratoires : local A-2150 ; horaire à déterminer à la première semaine de cours (si vous êtes absent au premier cours, contactez Jules Kouam: Jules.Kouam@etsmtl.ca)

Calendrier des activités: Eté 2019

Semaine

 

Lundi AM

Cours groupe 1

Mardi Soir

Cours groupe 2

Mercredi AM

Cours groupe 3

1

Cours 1

29/04

30/04

01/05

2

Cours 2

06/05

07/05

08/05

3

Cours 3

13/05

14/05

15/05

4

Cours 4

Mardi 21/05*

28/05

22/05

5

Cours 5

27/05

04/06

29/05

6

Cours 6

03/06

11/06

05/06

7

Cours 7

10/06

25/06

12/06

8

Cours 8 INTRA

17/06

18/06

19/06

9

Cours 9

Mercredi 26/06*

02/07

03/07

10

Cours 10

08/07

09/07

10/07

11

Cours 11

15/07

16/07

17/07

12

Cours 12

22/07

23/07

24/07

13

Cours 13

29/07

30/07

31/07




Utilisation d'outils d'ingénierie

Sans objet.
 




Évaluation
 Examen intra 30 %
 Rapports de laboratoire 1 à 4 (5% lab #1; 8% labs #2 et #3; 9% lab #4) 30 %
 Devoirs 1 et 2 (2,5 % chacun) 5 %
 Examen final 35 %

 

Notes :

  • Aux examens intra et final, aucune documentation n’est permise (sauf une feuille de formules, voir point en bas).
  • Une feuille de formules (recto seulement, écrite à la main) sera autorisée, et doit être remise avec l'examen.
  • Une moyenne de 50 % ou plus aux examens (i.e. moyenne de l’intra et de l’examen final) est nécessaire pour passer le cours.
  • Aux examens, les téléphones cellulaires, les ordinateurs et les calculatrices graphiques et programmables sont interdits
  • Aux examens, les additionneuses (i.e. calculatrice non programmable) sont fortement suggérées.
  • Les 3 groupes seront évalués sur la même échelle.



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 17 juin 2019
2 18 juin 2019
3 19 juin 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • Askeland, D. R., Wright, W. J. Le science et génie des matériaux. Livre (traduit en français) est SEULEMENT disponible à la Coop (Partie 1 disponible au début de la session, Partie 2 disponible en mi-session)
  • Notes du cours : Diapositives (site web du cours MEC200)



Ouvrages de références
  • Ashby, M. F., Jones, D. R. H., Matériaux. T1 Propriétés, applications et conception, 4e Ed., Dunod, 2013.
  • Callister, W. D., Science et génie des matériaux, Modulo, 2001.
  • Baïlon, J.P., Dorlot, J.M., Des matériaux, 3e édition, Presses Internationales
    Polytechnique, 2000, ISBN 2-553-00770-1
  • ASM Handbooks



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca