Liste de 14 propriétés mécaniques différentes des matériaux

Que sont les propriétés des matériaux ?

La propriété d'un matériau est une propriété intensive d'un matériau, c'est-à-dire une propriété physique qui ne dépend pas de la quantité de matériau. Ces propriétés quantitatives peuvent être utilisées comme mesure par laquelle les avantages d'un matériau par rapport à un autre peuvent être comparés, facilitant ainsi la sélection des matériaux.

Une propriété peut être une constante ou peut-être une fonction d'une ou plusieurs variables indépendantes, telles que la température. Les propriétés des matériaux varient souvent dans une certaine mesure en fonction de la direction du matériau dans lequel elles sont mesurées, une condition appelée anisotropie.

Les propriétés des matériaux qui se rapportent à différents phénomènes physiques se comportent souvent de manière linéaire (ou approximativement) dans une plage de fonctionnement donnée. Les modéliser sous forme de fonctions linéaires peut considérablement simplifier les équations constitutives différentielles utilisées pour décrire la propriété.

Les équations décrivant les propriétés des matériaux pertinents sont souvent utilisées pour prédire les attributs d'un système.

Les propriétés sont mesurées par des méthodes d'essai normalisées. De nombreuses méthodes de ce type ont été documentées par leurs communautés d'utilisateurs respectives et publiées sur Internet; voir ASTM International.

Liste des propriétés mécaniques des matériaux

Une description de certaines propriétés mécaniques et physiques courantes fournira des informations que les concepteurs de produits pourraient prendre en compte lors de la sélection des matériaux pour une application donnée.

• Conductivité
• Résistance à la corrosion
• Densité
• Ductilité/malléabilité
• Élasticité/Ridité
• Résistance à la rupture
• Dureté
• Plasticité
• Force, Fatigue
• Résistance, Cisaillement
• Résistance, traction
• Force, Rendement
• Résistance
• Résistance à l'usure

Développer ces définitions :

1. Conductivité

La conductivité thermique est une mesure de la quantité de chaleur qui traverse un matériau. Elle est mesurée en un degré par unité de temps, par unité de section transversale, par unité de longueur. Les matériaux à faible conductivité thermique peuvent être utilisés comme isolants, ceux à haute conductivité thermique peuvent être des dissipateurs thermiques.

Les métaux qui présentent une conductivité thermique élevée seraient des candidats pour une utilisation dans des applications telles que les échangeurs de chaleur ou la réfrigération. Les matériaux à faible conductivité thermique peuvent être utilisés dans les applications à haute température, mais souvent les composants à haute température nécessitent une conductivité thermique élevée, il est donc important de comprendre l'environnement.

La conductivité électrique est similaire, mesurant la quantité d'électricité qui est transférée à travers un matériau de section et de longueur connues.

2. Résistance à la corrosion

La résistance à la corrosion décrit la capacité d'un matériau à empêcher les attaques chimiques ou électrochimiques naturelles par l'atmosphère, l'humidité ou d'autres agents. La corrosion prend de nombreuses formes, notamment la piqûre, la réaction galvanique, la corrosion sous contrainte, la séparation, la corrosion intergranulaire et autres (dont beaucoup seront abordées dans d'autres éditions de la newsletter).

La résistance à la corrosion peut être exprimée comme la profondeur maximale en millièmes de pouce à laquelle la corrosion pénétrerait en un an ; il est basé sur une extrapolation linéaire de la pénétration survenant pendant la durée de vie d'un test ou d'un service donné.

Certains matériaux sont intrinsèquement résistants à la corrosion, tandis que d'autres bénéficient de l'ajout de placage ou de revêtements. De nombreux métaux appartenant à des familles résistantes à la corrosion ne sont pas totalement à l'abri de celle-ci, et sont tout de même soumis aux conditions environnementales spécifiques où ils opèrent.

3. Densité

La densité, souvent exprimée en livres par pouce cube, ou en grammes par centimètre cube, etc., décrit la masse de l'alliage par unité de volume. La densité de l'alliage déterminera le poids d'un composant d'une certaine taille.

Ce facteur est important dans des applications comme l'aérospatiale ou l'automobile où le poids est important. Les ingénieurs à la recherche de composants plus légers peuvent rechercher des alliages moins denses, mais doivent alors tenir compte du rapport résistance/poids.

Un matériau de densité plus élevée comme l'acier peut être choisi, par exemple, s'il offre une résistance plus élevée qu'un matériau de densité plus faible. Une telle pièce pourrait être rendue plus mince afin que moins de matériau puisse aider à compenser la densité plus élevée.

4. Ductilité/malléabilité

La ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement (c'est-à-dire à s'étirer) sans se fracturer et à conserver sa nouvelle forme lorsque la charge est supprimée. Considérez-le comme la capacité d'étirer un métal donné en un fil.

La ductilité est souvent mesurée à l'aide d'un essai de traction sous forme de pourcentage d'allongement ou de réduction de la section transversale de l'échantillon avant la rupture. Un essai de traction peut également être utilisé pour déterminer le module de Young ou module d'élasticité, un important rapport contrainte/déformation utilisé dans de nombreux calculs de conception.

La tendance d'un matériau à résister à la fissuration ou à la rupture sous contrainte rend les matériaux ductiles appropriés pour d'autres procédés de travail des métaux, y compris le laminage ou l'étirage. Certains autres processus comme le travail à froid ont tendance à rendre un métal moins ductile.

La malléabilité, une propriété physique, décrit la capacité d'un métal à se former sans se casser. La pression, ou contrainte de compression, est utilisée pour presser ou rouler le matériau en feuilles plus minces. Un matériau à haute malléabilité pourra résister à une pression plus élevée sans se casser.

5. Élasticité, Rigidité

L'élasticité décrit la tendance d'un matériau à reprendre sa taille et sa forme d'origine lorsqu'une force de distorsion est supprimée. Contrairement aux matériaux qui présentent une plasticité (où le changement de forme n'est pas réversible), un matériau élastique reviendra à sa configuration précédente lorsque la contrainte sera supprimée.

La rigidité d'un métal est souvent mesurée par le module de Young, qui compare la relation entre la contrainte (la force appliquée) et la déformation (la déformation résultante). Plus le module est élevé, ce qui signifie qu'une contrainte plus importante entraîne une déformation proportionnellement moindre, plus le matériau est rigide.

Le verre serait un exemple d'un matériau rigide/module élevé, où le caoutchouc serait un matériau qui présente une faible rigidité/module faible. Il s'agit d'une considération de conception importante pour les applications où la rigidité est requise sous charge.

6. Résistance à la rupture

La résistance aux chocs est une mesure de la capacité d'un matériau à résister à un choc. L'effet d'un impact sur une collision qui se produit sur une courte période de temps est généralement plus important que l'effet d'une force plus faible exercée sur une plus longue période.

Ainsi, une considération de la résistance aux chocs doit être incluse lorsque l'application comprend un risque élevé d'impact. Certains métaux peuvent fonctionner de manière acceptable sous une charge statique mais échouer sous des charges dynamiques ou lorsqu'ils sont soumis à une collision. En laboratoire, l'impact est souvent mesuré à l'aide d'un test Charpy commun, où un pendule pondéré frappe un échantillon à l'opposé de l'encoche en V usinée.

7. Dureté

La dureté est définie comme la capacité d'un matériau à résister à l'indentation permanente (c'est-à-dire à la déformation plastique). En règle générale, plus le matériau est dur, mieux il résiste à l'usure ou à la déformation. Le terme dureté fait donc également référence à la rigidité de surface locale d'un matériau ou à sa résistance aux rayures, à l'abrasion ou aux coupures.

La dureté est mesurée en utilisant des méthodes telles que Brinell, Rockwell et Vickers, qui mesurent la profondeur et la zone de dépression par un matériau plus dur, y compris une bille d'acier, un diamant ou un autre pénétrateur.

8. Plasticité

La plasticité, l'inverse de l'élasticité, décrit la tendance d'un certain matériau solide à conserver sa nouvelle forme lorsqu'il est soumis à des forces de formage. C'est la qualité qui permet aux matériaux d'être pliés ou travaillés dans une nouvelle forme permanente. Les matériaux passent d'un comportement élastique à un comportement plastique à la limite d'élasticité.

9. Force – Fatigue

La fatigue peut conduire à la rupture sous des contraintes répétées ou fluctuantes (par exemple chargement ou déchargement) dont la valeur maximale est inférieure à la résistance à la traction du matériau. Des contraintes plus élevées accéléreront le temps de défaillance, et vice versa, il existe donc une relation entre la contrainte et les cycles de défaillance.

La limite de fatigue fait alors référence à la contrainte maximale que le métal peut supporter (la variable) dans un nombre donné de cycles.

À l'inverse, la mesure de la durée de vie maintient la charge fixe et mesure le nombre de cycles de charge que le matériau peut supporter avant la rupture. La résistance à la fatigue est une considération importante lors de la conception de composants soumis à des conditions de charge répétitives.

10. Résistance – Cisaillement

La résistance au cisaillement est une considération dans des applications telles que les boulons ou les poutres où la direction, ainsi que l'ampleur de la contrainte, sont importantes. Le cisaillement se produit lorsque des forces directionnelles font glisser la structure interne du métal contre elle-même, au niveau granulaire.

11. Résistance – Traction

L'une des mesures de propriété des métaux les plus courantes est la résistance à la traction ou ultime. La résistance à la traction fait référence à la quantité de charge qu'une section de métal peut supporter avant de se rompre. Lors des tests en laboratoire, le métal s'allonge mais reprend sa forme d'origine à travers la zone de déformation élastique.

Lorsqu'il atteint le point de déformation permanente ou plastique (mesuré en tant que rendement), il conserve sa forme allongée même lorsque la charge est supprimée. Au point de traction, la charge provoque finalement la fracture du métal.

Cette mesure permet de différencier les matériaux fragiles de ceux qui sont plus ductiles. La résistance à la traction ou à la traction ultime est mesurée en newtons par millimètre carré (méga pascals ou MPa) ou en livres par pouce carré.

12. Force - Rendement

Similaire dans son concept et sa mesure à la résistance à la traction, la limite d'élasticité décrit le point après lequel le matériau sous charge ne reviendra plus à sa position ou à sa forme d'origine. La déformation passe de l'élastique au plastique.

Les calculs de conception incluent le point d'élasticité pour comprendre les limites de l'intégrité dimensionnelle sous charge. Comme la résistance à la traction, la limite d'élasticité est mesurée en newtons par millimètre carré (méga pascals ou MPa) ou en livres par pouce carré.

13. Robustesse

Mesurée à l'aide du test d'impact Charpy similaire à la résistance aux chocs, la ténacité représente la capacité d'un matériau à absorber les chocs sans se fracturer à une température donnée. Étant donné que la résistance aux chocs est souvent plus faible à basse température, les matériaux peuvent devenir plus cassants.

Les valeurs Charpy sont couramment prescrites dans les alliages ferreux où les possibilités de basses températures existent dans l'application (par exemple, les plates-formes pétrolières offshore, les oléoducs, etc.) ou lorsque le chargement instantané est une considération (par exemple, le confinement balistique dans les applications militaires ou aéronautiques).

14. Résistance à l'usure

La résistance à l'usure est une mesure de la capacité d'un matériau à résister à l'effet du frottement de deux matériaux l'un contre l'autre. Cela peut prendre de nombreuses formes, notamment l'adhérence, l'abrasion, les rayures, le gougeage, le grippage et autres.

Lorsque les matériaux sont de dureté différente, le métal le plus tendre peut commencer à montrer les effets en premier, et la gestion de cela peut faire partie de la conception. Même le roulement peut provoquer une abrasion en raison de la présence de matériaux étrangers. La résistance à l'usure peut être mesurée comme la quantité de perte de masse pour un nombre donné de cycles d'abrasion à une charge donnée.

Autres propriétés mécaniques

• Fragilité : Capacité d'un matériau à se casser ou à se briser sans déformation significative lorsqu'il est soumis à une contrainte ; contraire de plasticité, exemples :verre, béton, fonte, céramique etc.
• Module de gonflement : Rapport de la pression à la compression volumétrique (GPa) ou rapport de l'augmentation de pression infinitésimale à la diminution relative résultante du volume
• Coefficient de restitution : Le rapport de la vitesse relative finale à la vitesse relative initiale entre deux objets après leur collision. Plage :0-1, 1 pour une collision parfaitement élastique.
• Résistance à la compression : Contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant rupture en compression (MPa)
• Création : Déformation lente et graduelle d'un objet par rapport au temps. Si le s dans un matériau dépasse la limite d'élasticité, la déformation causée dans le matériau par l'application de la charge ne disparaît pas totalement lors de la suppression de la charge. La déformation plastique causée au matériau est appelée fluage. A haute température, la déformation due au fluage est assez appréciable.
• Durabilité : Capacité à résister à l'usure, à la pression ou aux dommages ; résistant
• Limite de fatigue : Contrainte maximale qu'un matériau peut supporter sous des charges répétées (MPa)
• Flexibilité : Capacité d'un objet à se plier ou à se déformer en réponse à une force appliquée ; souplesse; complémentaire de la rigidité
• Module de flexion
• Résistance à la flexion : Contrainte de flexion maximale qu'un matériau peut supporter avant rupture (MPa)
• Coefficient de frottement : La quantité de force normale à la surface qui se convertit en force résistant au mouvement relatif des surfaces en contact entre la paire de matériaux
• Diffusivité de masse : Capacité d'une substance à se diffuser à travers une autre
• Coefficient de Poisson : Rapport entre la déformation latérale et la déformation axiale (pas d'unités)
• Résilience : Capacité d'un matériau à absorber de l'énergie lorsqu'il est déformé élastiquement (MPa); combinaison de force et d'élasticité
• Écart : Tendance des particules d'un matériau à subir une déformation plastique due à un mouvement de dislocation à l'intérieur du matériau. Commun dans les cristaux.
• Module spécifique : Module par unité de volume (MPa/m^3)
• Force spécifique : Résistance par unité de densité (Nm/kg)
• Poids spécifique : Poids par unité de volume (N/m^3)
• Ridité : Capacité d'un objet à résister à la déformation en réponse à une force appliquée ; rigidité; complémentaire de la flexibilité
• Rugosité de surface : Les écarts dans la direction du vecteur normal d'une surface réelle par rapport à sa forme idéale
• Résistance à la traction : La contrainte de traction maximale d'un matériau peut résister avant la rupture (MPa)
• Viscosité : La résistance d'un fluide à la déformation progressive par contrainte de traction ou de cisaillement ; épaisseur
• Module de Young : Rapport entre la contrainte linéaire et la déformation linéaire (MPa)

Propriétés acoustiques

• Absorption acoustique
• Vitesse du son
• Réflexion sonore
• Transfert de son
• Élasticité de troisième ordre (effet acoustoélastique)

Propriétés atomiques

• Masse atomique : S'applique à tous les éléments. La masse moyenne des atomes d'un élément mesurée en unité de masse atomique.
• Numéro atomique : S'applique uniquement aux éléments purs
• Poids atomique : S'applique aux isotopes individuels ou aux mélanges spécifiques d'isotopes d'un élément donné

Propriétés chimiques

• Résistance à la corrosion
• Hygroscopie
• pH
• Réactivité
• Surface interne spécifique
• Énergie de surface
• Tension superficielle

Propriétés électriques

• Capacité
• Constante diélectrique
• Résistance diélectrique
• Résistivité et conductivité électriques
• Susceptibilité électrique
• Coefficient électrocalorique
• Électrostriction
• Polarisabilité magnétoélectrique
• Coefficient de Nernst (effet thermoélectrique)
• Permittivité
• Constantes piézoélectriques
• Pyroélectricité
• Coefficient de Seebeck

Propriétés magnétiques

• Température de Curie
• Diamagnétisme
• Coefficient de Hall
• Hystérésis
• Magnétostriction
• Coefficient magnétocalorique
• Puissance magnétothermoélectrique (coefficient d'effet magnéto-Seebeck)
• Magnétorésistance
• Perméabilité
• Piézomagnétisme
• Coefficient pyromagnétique
• Effet Hall de rotation

Propriétés de fabrication

• Coulabilité :la facilité avec laquelle un moulage de qualité peut être obtenu à partir du matériau
• Note d'usinabilité
• Vitesses et avances d'usinage

Propriétés optiques

• Absorbance :la force avec laquelle un produit chimique atténue la lumière
• Biréfringence
• Couleur
• Effet électro-optique
• Luminosité
• Activité optique
• Photoélasticité
• Photosensibilité
• Réflectivité
• Indice de réfraction
• Diffusion
• Transmission

Propriétés radiologiques

• Section efficace des neutrons
• Activité spécifique
• Demi-vie

Propriétés thermiques

• Diagramme de phase binaire
• Point d'ébullition
• Coefficient de dilatation thermique
• Température critique
• Point de Curie
• Température de transition ductile à fragile
• Émissivité
• Point eutectique
• Inflammabilité
• Point d'éclair
• Température de transition vitreuse
• Chaleur de vaporisation
• Température d'inversion
• Point de fusion
• Conduction thermique
• diffusivité thermique
• Dilatation thermique
• Triple point
• Pression de vapeur
• Capacité thermique spécifique

FAQ

Quelles sont les 7 propriétés des matériaux ?

Propriétés physiques des matériaux :

• Densité.
• Point de fusion.
• Conduction thermique.
• Conduction électrique (résistivité)
• Dilatation thermique.
• Résistance à la corrosion.

Quelles sont les propriétés des matériaux expliquées avec des exemples ?

Les propriétés physiques font référence aux propriétés qui peuvent être observées ou mesurées sans modifier la composition du matériau. Les exemples incluent la couleur, la dureté et l'odeur et les points de congélation, de fusion et d'ébullition. Les propriétés chimiques sont découvertes en observant les réactions chimiques.

Quelles sont les trois propriétés des matériaux ?

Les quatre propriétés du matériau sont la masse, la ténacité, la dureté et la malléabilité. Les matériaux se présentent dans la nature en fonction de leur compacité. Les matériaux sont classés en trois états communs dans lesquels ils sont présents, ils sont solides, liquides et gazeux.

Quelles sont les 10 propriétés des matériaux ?

Une description de certaines propriétés mécaniques et physiques courantes fournira des informations que les concepteurs de produits pourraient prendre en compte lors de la sélection des matériaux pour une application donnée.

• Conductivité.
• Résistance à la corrosion.
• Densité.
• Ductilité/malléabilité.
• Élasticité/Ridité.
• Résistance à la rupture.
• Dureté.
• Plasticité.

Quels sont les 4 types de matériaux ?

Les matériaux sont généralement divisés en quatre groupes principaux :les métaux, les polymères, les céramiques et les composites.

Quelle propriété est commune à tous les matériaux ?

Les propriétés mécaniques courantes qui sont prises en compte dans un large éventail de matériaux sont la rigidité, la ténacité, la résistance, la ductilité, la dureté et la résistance aux chocs. Les propriétés mécaniques des matériaux ne sont pas constantes; ils changent continuellement lorsqu'ils sont exposés à diverses conditions, telles que la chaleur ou le taux de chargement.

Quelles sont les deux principales propriétés des matériaux ?

Les propriétés importantes du matériau sont :

• Propriétés physiques :cela comprend le lustre, la couleur, la taille et la forme, la densité, la conductivité élastique et thermique et le point de fusion.
• Propriétés chimiques :elles incluent la composition chimique, la structure, etc.
• Propriétés mécaniques.

Qu'est-ce qu'une propriété en termes de matériaux ?

En science, une propriété est tout ce qui décrit un matériau ou une substance. C'est une caractéristique de ce matériau. Par exemple, la dureté du matériau, sa couleur ou sa forme. L'élasticité est une propriété du caoutchouc; en d'autres termes :le caoutchouc est élastique.

Quels sont les matériaux, classez-le, écrivez deux propriétés de matériaux ?

La matière est la matière dont un objet est constitué. C'est un terme relativement large à définir. Ils sont classés en fonction de leurs propriétés. Ils ont des propriétés telles que la dureté, la résistance, la rigidité, la conductivité thermique, la capacité thermique, la perméabilité et le magnétisme, etc.

Quelles sont les cinq propriétés des matériaux métalliques ?

Les métaux sont brillants, malléables, ductiles, bons conducteurs de chaleur et d'électricité.

Quelles sont les propriétés structurelles des matériaux ?

Les matériaux de structure sont ceux qui supportent la charge. Les principales propriétés des matériaux par rapport à la charge d'appui sont :le module d'élasticité, la limite d'élasticité, la résistance à la traction ultime, la dureté, la ductilité, la ténacité à la rupture, la fatigue et la résistance au fluage.

Que sais-je sur les matériaux ?

Un matériau est une substance ou un mélange de substances qui constitue un objet. Les matériaux peuvent être purs ou impurs, vivants ou non vivants. Les matériaux peuvent être classés en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques, ou de leur origine géologique ou de leur fonction biologique.

Comment les propriétés des matériaux sont-elles liées à leurs utilisations ?

Qu'il y a une différence entre un objet et le(s) matériau(x) dont il est fait. Que différents matériaux ont des propriétés différentes. Que les propriétés d'un matériau déterminent son aptitude à un usage particulier. Les définitions des propriétés clés, par ex. absorption et flexibilité.

Quelles sont les propriétés du tri des matériaux en groupes ?

Les objets sont regroupés sur la base de propriétés telles que le lustre, la dureté/douceur, la transparence, la solubilité, la flottaison, l'attraction vers l'aimant, la conduction de la chaleur et la conduction de l'électricité. Les matériaux peuvent être regroupés en brillants et non brillants sur la base du lustre/brillance qu'ils possèdent.

Quelles sont les cinq propriétés sur la base que nous classons matériau ?

Les cinq propriétés sur la base desquelles nous pouvons classer les matériaux sont :

• L'apparence des matériaux.
• Dureté et douceur des matériaux.
• La solubilité.
• Transparence, translucidité et opacité.
• Le poids des matériaux sur l'eau.

Comment classez-vous les matériaux en fonction de leurs propriétés ?

Les matériaux solides ont été commodément regroupés en trois classifications de base :les métaux, les céramiques et les polymères. Ce schéma est basé principalement sur la composition chimique et la structure atomique, et la plupart des matériaux appartiennent à un groupe distinct ou à un autre, bien qu'il existe certains intermédiaires.

Quelles sont les propriétés fonctionnelles des matériaux ?

Les matériaux fonctionnels sont ceux qui possèdent les propriétés électroniques, magnétiques, optiques et piézoélectriques souhaitables pour des applications telles que la récupération et le stockage d'énergie, ainsi que les dispositifs de mémoire et de communication.

Quelles sont les propriétés des objets ?

Les propriétés de base d'un objet sont les éléments identifiés par son nom en quatre parties (nom, type, instance et version) et incluent également le propriétaire, l'état, la plate-forme et la version.

Comment expliquez-vous le matériel à un enfant ?

Un matériau est toute substance qui porte un nom. Par exemple :craie, papier, bois, fer, air, eau, argile, plastique, caoutchouc, pierre, cuir, cire. Tout est fait de matériaux. Lorsque nous voulons fabriquer quelque chose, nous devons choisir le meilleur matériau pour le travail.

Quels sont les matériaux qui le classent en classe 6 ?

Le bois et le papier sont des matériaux non brillants. Le verre et le fer sont des matériaux brillants. Le verre est transparent, le papier est translucide et le bois et le fer sont des matériaux opaques. Le bois et le fer sont des matériaux durs et le papier et le verre sont des matériaux mous.

Quelles sont les propriétés d'un matériau capable de conduire l'électricité ?

Les métaux sont généralement de très bons conducteurs, c'est-à-dire qu'ils laissent passer le courant facilement. Les matériaux qui ne laissent pas passer le courant facilement sont appelés isolants. La plupart des matériaux non métalliques tels que le plastique, le bois et le caoutchouc sont des isolants.

Quelle est la fonction du matériau ?

Il est aussi important que la fabrication, l'ingénierie et la finance. La fourniture de matériaux de bonne qualité est essentielle pour la fabrication de produits standards. L'évitement du gaspillage de matériaux aide à contrôler les coûts de production. La gestion du matériel est essentielle pour chaque type de préoccupation.