Ministère de l’enseignement supérieur Université de Sousse
ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE SOUSSE Département : Mécanique Classe : MASTECH
CODE Nom : ……… Prénom : ……….……..
N° de la carte d’étudiant : ……….. Date : …………....
N° de la salle : ….… N° de la place : ….… Signature : ………
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CODE Title of the module : Materials Engineering and
Technology
EXAMEN
CHOIX DES MATERIAUX
POUR LES APPLICATIONS INDUSTRIELLES
Décembre 2018
Durée: 2 h
Nombre de pages : 8 Proposé par :
Slim CHOUCHENE
Documents non autorisés Note :….../20
NB : L’examen comporte deux parties indépendantes.
QUESTIONS DE COURS (6,5 points)
1. Les procédés de fabrication peuvent être classés en 9 groupes. Lesquels ?
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2. La figure suivante montre les groupes des procédés les plus connus en fonction de la tolérance T (mm) et la rugosité de surface R (mm). Nommer chaque ellipse représentée sur le diagramme suivant.
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3. Définir le contenu énergétique et déterminer son impact sur l’environnement;
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4. Quel est l’indice de performance d’une poutre : de rigidité et de longueur spécifiées, et du contenu énergétique faible ;(sachant que une poutre de rigidité et de longueur spécifiées et à poids minimal a un indice égale à I=E1/2/) ;
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5. Selon la fonction technique demandée, citer la propriété nécessaire et le matériau adéquat ;
Fonction technique Propriété nécessaire Matériau adéquat
Freinage d’une roue de vélo
Passage du courant électrique matériau Assurer l’étanchéité matériau
Assurer la solidité matériau
Problème : (13,5 points)
Les poutres de charpentes doivent être légères, rigides et résistantes. Elles sont généralement faites en bois de section rectangulaires ou en acier en forme de I (fig.1). Les propriétés d’usage de ces matériaux sont reportées dans le tableau suivant :
NE RIEN ECRIRE ICI
NE RIEN ECRIRE ICI
Bois (pin) acier
Densité (Mg/m3) 0.65 7.9
E (GPa) 12 210
fPa) 70 360
e
B 2.2 15-25f
B 1.8 5.5-7.1I. Calcul de l’indice de performance avec facteur de forme.
a. Etablir la formule de l’indice de performance M1 qui tient compte de la forme (
eB) des poutres de charpente en vue de sélectionner la poutre la plus légère pour une rigidité donnée (Annexe 1).………
b. Quelles sont les valeurs que prendrait cet indice si les poutres envisagées sont du bois de section rectangulaire ou de l’acier de section en I.
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c. Lequel des deux matériaux conviendraient le mieux, à la base de ce critère, pour la fabrication des poutres de charpente ?
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d. Etablir la formule de l’indice de performance M2 qui tient compte de la forme (
Bf ) des poutres de charpente en vue de sélectionner la poutre légère de résistance fixée (Annexe 1).………
e. Quelles sont les valeurs que prendrait cet indice si les poutres envisagées sont du bois de section rectangulaire ou de l’acier de section en I.
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f. Lequel des deux matériaux conviendraient le mieux, à la base de ce critère, pour la fabrication des poutres de charpente ?
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II. Carte de sélection : Module E – Densité (Annexe 2).
La limite de l’indice de performance que nous choisissons correspondant à la valeur de M1 =5
m3
GPa Mg ;
a. Quelle variété de bois sous forme de poutre cylindrique (
=1) demeure qualifiée pour la fabrication de la charpente, justifier votre réponse ?………
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b. Le facteur de forme améliore t-il assez la position du bois ? on rappelle que le bois est difficile à mettre en forme et le mieux est la poutre rectangulaire.
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c. L’acier sous forme de poutres cylindrique est-il qualifié pour la charpente ? justifier votre réponse.
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d. Le facteur de forme (en I) améliore t-il assez la position de l’acier selon l’indice M1 choisi ?
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e. Etude graphique (Annexe 2) :
i. Tracer la ligne en tirets de M1 =5 (Sans facteur de forme).
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ii. Les matériaux avec géométrie peuvent être représentés et choisis avec le diagramme de sélection. Exprimer M1 avec facteur de forme en fonction de
e B
E E
* et e
B
* ;
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iii. Représenter en vert, sur le diagramme correspondant, la position de l’acier sans et avec facteur de forme en indiquant les coordonnées de chacune ;
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iv. Représenter en rouge, sur le diagramme correspondant, la position du bois sans et avec facteur de forme en indiquant les coordonnées de chacune ;
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v. Conclure ;
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III. Carte de sélection : Résistance mécanique f – Densité (Annexe 3).
La limite de l’indice de performance retenu correspondant à une valeur de M2 =25
3 23
)
( m
MPa Mg .
a. Tracer la ligne en tirets de M2 (Sans facteur de forme).
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b. Lequel des deux matériaux se qualifie pour une forme de section circulaire de la poutre de la charpente (
=1), justifier votre réponse (graphiquement).………
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c. Les poutres en forme de I en acier répondent-elles aux exigences de solidité fixées par M2 choisi ? justifier votre réponse graphiquement).
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d. Le bois est surtout utilisé pour des constructions de taille moyenne.
Pourquoi ?
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Conclure.
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Feuille à rendre
(a) (b)
Figure.1 (a) Charpente, (b) Section transversale d’une poutre en ois et d’une poutre en I en a ier.
ANNEXE 1 :
