Mémento matériaux
Caractéristiques physiques de matériaux
Commençons par expliquer quelques termes avant de vous proposer un tableau des caractéristiques physiques de quelques matériaux qui peuvent nous concerner dans nos fabrications.
Le module de Young E
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.
Le coefficient de Poisson
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.
La masse volumique
C'est l'expression moderne de ce que l'on nommait autrefois la densité. Elle exprime la masse d'un matériau par unité de volume, on la désigne habituellement par la lettre grecque ρ (rhô).
Considérons un objet de masse M et de volume V qui est constitué d'un matériau homogène. Sa masse volumique est :
Notons que l'eau a une masse volumique égale à 1g/cm3.
Le coefficient de dilatation thermique
Sous l'effet de la chaleur, les matériaux se dilatent. La connaissance du coefficient de dilatation thermique linéaire d'un matériau nous permet de déterminer la variation de la longueur d'un objet sous l'effet d'un changement de température. Ce coefficient est habituellement noté α (alpha) :
- ΔL = α.L.ΔT
Avec : ΔL = variation de la longueur
L = longueur initiale
L et ΔL doivent être exprimés avec la même unité de mesure
ΔT = variation de la température en °C ou en °K
| Matériaux | Module de Young E (GPa) | Coefficient de Poisson ν | Limite élastique traction Re (MPa) | Limite élastique compression Rc/Re | Masse volumique (g/cm3) | Coefficient dilatation α (10-6/°C) | Température de fusion (°C) |
| Acier de construction | 210 | 0,285 | 235 à 450 | 1 | 7,80 | 12 | 1538 |
| Alumine | 390 | 3,97 | 7,1 | 2054 | |||
| Aluminium | 69 | 0,33 | 20 | 1 | 2,698 | 23,6 | 660,2 |
| Araldite | 0,3 | 0,4 | 5 à 8 | 1,2 | 1,15 | 90 à 130 | - |
| Argent | 83 | 1 | 10,5 | 18,9 | 961,78 | ||
| Béton | 20 à 50 | 0,2 | 1,5 à 5 | 5 à 10 | 2,2 | 14 | |
| Carbure de Silicium | 450 | 0,17 | 3,15 | 4,5 | 2650 | ||
| Diamant | 1000 | 0,1 | 3,517 | 0,8 | 3500 | ||
| Duralumin AU4G / 2017A | 74 | 0,33 | 260 | 1 | 2,79 | 23 | 645 |
| Matériaux | Module de Young E (GPa) | Coefficient de Poisson ν | Limite élastique traction Re (MPa) | Limite élastique compression Rc/Re | Masse volumique (g/cm3) | Coefficient dilatation α (10-6/°C) | Température de fusion (°C) |
| Fer | 196 | 0,21 | 1 | 7,873 | 11,8 | 1538 | |
| Fontes grises | 90 à 120 | 0,29 | 180 à 250 | 3,3 | 7,1 à 7,2 | 9 à 11 | 1135 à 1350 |
| Granite | 10 à 80 | 0,25 à 0,35 | 2,6 à 2,7 | ||||
| Mercure | 13,546 | 60,4 | -38,83 | ||||
| Or | 78 | 0,42 | 1 | 19,281 | 14,2 | 1064,18 | |
| Platine | 168 | 1 | 21,45 | 8,8 | 1768,2 | ||
| Plomb | 18 | 0,44 | 1 | 11,35 | 28,9 | 327,462 | |
| PVC | 2,4 | 1,2 à 1,35 | 50 à 100 | 160 | |||
| Tungstène | 406 | 0,28 | 882 | 1 | 19,253 | 4,59 | 3410 |
| Verre à vitres | 70 à 72 | 0,20 à 0,22 | 120 à 200 | 5 à 8 | 2,5 | 7 | - |
| Verre pyrex | 65 | 0,2 | 2,3 | 3 | - |