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Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 1 Dr Boukab

Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 1 Dr Boukabache H. Plan : Introduction I/ Essais mécanique généralités A) Traction simple B) Autres directions C) Poisson… D) Caractérisation des propriétés mécaniques E) Normalisation des essais F) Différents essais 1. Les essais peu liés au temps : 2. Les essais fortement liés au temps : II/ Essai de traction A) Déroulement du test B) Différentes phases 1. Déformation élastiques 2. Déformation plastique 3. Rupture 4. Résistance à la traction III/ Quelques définitions A) Rigidité B) Résistance C) Ductilité D) Ténacité IV/ Comportement microscopique A) Traction simple B) Déformation plastique C) Dislocation D) Structure cubique E) Structure hexagonale compacte HC F) Comportement des matériaux V/ Autres essais A) Essai de compression B) Test de traction diamétrale C) Test de flexion trois points D) Essai de résilience E) Essais de fatigue F) Essais de Dureté 1. Généralités 2. Essai Brinell 3. Dureté Vickers 4. Essais Rockwell G) Test de microdureté 1. Vickers bis 2. Essai Knoop 3. Dureté Shore 4. Dureté Barcol Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 2 Dr Boukabache H. Introduction Robert HOOKE (1635-1703) définit qu’un matériau à l’état solide ne résiste à une force appliquée qu’en se déformant sous l’action de cette force. Il établit une règle, la loi de HOOKE, qui définit que la déformation est toujours proportionnelle à la force appliquée. Cette loi de restriction n’est rigoureusement vrais que pour : les céramiques, le verre, la plupart des minéraux, les métaux les plus durs. Augustin CAUCHY (1789-1857) :Quand on soumet un corps à l’action de forces extérieures, des contraintes s’établissent par réaction, à l’intérieur de ce corps. A ces contraintes sont associées des déformations. La contrainte : La contrainte détermine avec quelle intensité les atomes du matériau sont écartés les uns des autres ou comprimés les uns sur les autres. σ= F/S et se mesure en Pascal. La déformation Indique dans quelles proportions les liaisons interatomiques et le matériau lui-même ont été déformés. ε= (L-Lo)/Lo = ΔL/Lo I/ Essais mécanique généralités A) Traction simple L’éprouvette subit un allongement. Pour les petites déformations, il existe une relation entre la contrainte et la déformation : σ = E.ε E est le module d’élasticité ou module de YOUNG on l'exprime en MPa. B) le Module de Young Un matériau s'allonge quand il est soumis à une force de traction. Le module de Young E correspond à la force de traction par unité de surface qu'il faudrait appliquer à un objet pour que cet allongement soit égal à sa longueur initiale (autrement dit pour doubler sa longueur). Bien entendu, il s'agit d'une considération théorique car l'objet sera rompu bien avant d'atteindre cette valeur. Salut, salam aleikum... bon j'ai un msg aux etudiants ou bien aux ceux qui peuvent m'aider!! Alors, j'ai un exposé sur les indices biologique en PAP et PPAC.. rani hssalt!!! j'ai cherché partout!! livre, internet..etc j'ai rien trouvé.. ou bien mefhemtech? on a fait le cours des indices biologiques mais sans citer de quoi? en resine ou metallique.. si qlqn sait cest quoi ce theme, wala comment le faire... svp la tabkhalou.. et merci C) autre traction :le module de Poisson Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 3 Dr Boukabache H. L'allongement d'un objet quand il est soumis à une force de traction s'accompagne d'un rétrécissement de sa section. Le coefficient de Poisson ν est le rapport entre le rétrécissement dans une direction perpendiculaire à l'effort subi et l'allongement dans la direction de l'effort. Le coefficient de Poisson est toujours inférieur ou égal à 1/2. S'il est égal à 1/2, le matériau est parfaitement incompressible. D) Caractérisation des propriétés mécaniques Nous avons besoin de connaître pour nos pièces prothétiques ou pour nos restaurations : à partir de quelle charge la pièce commence à se déformer de façon irréversible, à partir de quelle charge il y a risque de rupture. Afin de caractériser le comportement mécanique d'un matériau soumis à des forces extérieures qui engendrent des contraintes et des déformations, on a recours à un certain nombre d'essais mécaniques. états de contrainte simples et connus interprétation facile et non équivoque. reproductibles. Organismes nationaux et internationaux de normalisation (AFNOR, ISO, CEN, ADA). E) Normalisation des essais Préparation et géométrie des éprouvettes, Machines d’essai et étalonnage, Techniques expérimentales, Dépouillement et présentation des données F) Différents essais 1. Les essais peu liés au temps : L'essai de traction, de compression ou de flexion, détermine l'aptitude à la déformation d'un matériau soumis à un effort progressif L'essai de dureté fournit des renseignements sur la résistance à la pénétration d'une pièce dure soumise à un effort constant L'essai de résilience caractérise la résistance au choc 2. Les essais fortement liés au temps : L'essai de fatigue étudie le comportement du matériau vis à vis de sollicitations alternées bien inférieures à la contrainte nécessaire pour le rompre L'essai de fluage mesure la déformation, en fonction du temps, du matériau sous charge constante. II/ Essai de traction A) Déroulement du test Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 4 Dr Boukabache H. Traction sur un barreau de dimension standardisée, jusqu'à sa rupture, en suivant un processus de mise en charge à une vitesse de déformation constante. L’éprouvette d'essai est prélevée dans le matériau à caractériser et usinée à des dimensions normalisées, afin d'assurer une meilleure comparaison des essais effectués dans différents laboratoires. Pour chaque type de matériau, il existe un type d’éprouvette. Diagramme contrainte-déformation en traction d’une éprouvette en métal B) Différentes phases 1. Déformation élastiques L'application d'une force provoque initialement une déformation élastique de l’éprouvette. Si la contrainte est annulée, l’éprouvette revient instantanément à sa forme initiale 2. Déformation plastique Cette déformation élastique est suivie d’une déformation irréversible (permanente) appelée déformation plastique. La limite d'élasticité Re est la contrainte à partir de laquelle un matériau arrête de se déformer d'une manière élastique, réversible et commence donc à se déformer de manière irréversible. Pour un matériau fragile, c'est la contrainte à laquelle le matériau se rompt, notamment du fait de ses micro-fissures internes. 3. Rupture Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 5 Dr Boukabache H. Si l’essai est poursuivi : il se termine par la rupture de l’éprouvette. Le niveau de contrainte baisse avec l’augmentation de la déformation On enregistre l’allongement à la rupture 4. Résistance à la traction La résistance à la traction Rm se définit comme la contrainte maximale atteinte durant l’essai de traction. III/ Quelques définitions A) Rigidité La rigidité est fonction de l'énergie des liaisons entre les atomes ou les molécules constituant le matériau.(On mesure la rigidité principalement par le module d’YOUNG. Plus ce module est élevé, plus le matériau est rigide.) B) Résistance La résistance caractérise la contrainte maximale qu’un matériau supporte avant de se rompre.(Cette résistance est fonction de l’intensité des liaisons mais également de la forme des pièces ou de ses défauts.) Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 6 Dr Boukabache H. C) Ductilité La ductilité correspond à la capacité d’un matériau à se déformer de façon permanente avant de se rompre. D) Ténacité Représente la quantité d'énergie absorbée à la rupture par un matériau. Elle caractérise la résistance à la propagation brutale de fissures. Sa valeur est égale à la surface sous la courbe contrainte-déformation. V/ Autres essais A) Essai de compression L’essai de compression consiste à soumettre une éprouvette de forme cylindrique, placée entre les plateaux d’une presse, à deux forces axiales opposées. B) Test de traction diamétrale Le test de traction simple est difficile à réaliser pour les matériaux fragiles. Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 7 Dr Boukabache H. Le test de traction diamétrale consiste à appliquer une charge sur le côté d’un échantillon cylindrique court jusqu’à la rupture. D) Essai de résilience En mécanique, la résilience est l'énergie nécessaire pour produire la rupture d'un échantillon entaillé section droite de l'entaille (appelé éprouvette). Essai de flexion par choc sur une éprouvette entaillée qui mesure la résistance d’un matériau à la rupture brutale. L'essai de résilience se fait sur une machine du nom de Mouton de Charpy E) Essais de fatigue  Déroulement de l’essai o L’éprouvette d’essai est soumise:  à une charge moyenne donnée (qui peut être égale à zéro)  et à une charge alternée donnée  et on note le nombre de cycles nécessaires pour provoquer la défaillance (rupture par fatigue).  Généralement, on effectue plusieurs essais avec des charges variables différentes sur des éprouvettes identiques.  Les résultats des essais de fatigue sont souvent présentés sous la forme d’un diagramme σ-N (ou de Wöhler) qui représente: Biomatériaux 2ème année Médecine dentaire Les propriétés mécaniques 8 Dr Boukabache H.  le nombre de cycles nécessaires pour amener la défaillance de l’éprouvette Contraintes cycliques & Diagramme d’endurance (de Wöhler) Essai de fluage  Déformation lente d’un matériau qui se produit sous l’effet d’une contrainte constante à température constante.  Métaux: fluage haute température.  Matières plastiques: fluage à température ambiante appelé « fluage à froid » ou « déformation sous charge ». uploads/Finance/ nouveau-cour.pdf