Interro ! vos crayons !! partez !!!

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  • En ce moment c'est les partiels dans mon école et les contrôles se suivent (et se ressemblent…)
    mais parfois on peut avoir d'excellentes surprises qui viennent casser cette routine.

    Dans ce sujet la surprise en question:
    Cours de préorientation 1A : De la Matière aux Matériaux
    Examen mai 2010
    Durée : 2h
    Tous documents autorisés ( polys, notes de cours, notes de BE, livres, …etc)
    Barême : I=2+2+2+2 ; II=2+2+2+2+2 ; III=2+2+2+2, Total 26 points


    Thème : Quelques aspects « matériaux » dans l’aéronautique


    Le secteur aéronautique est très compétitif du point de vue des matériaux. On peut distinguer cinq grandes familles de composants :
    - les pièces de structure du corps de l’avion ( fuselage, ailes, dérive, longerons, etc …)
    - les pièces de motorisation ( réacteurs, bras d’amarrage à l’avion, etc …)
    - les équipements externes ( train d’atterrissage, pneumatiques )
    - les équipements internes ( électronique, transmissions, etc…)
    - l’habillage interne ( sièges, stockage des bagages, équipements de restauration, …)

    On se propose dans ce problème d’examiner quelques aspects « matériaux » de la réalisation d’un avion. Le problème est divisé en trois grandes parties, correspondant à trois grands métiers de l’ingénieur :

    - une section « Stratégie » vous invite à réfléchir aux choix entre les différentes options « matériaux » pour différents composants, et aux raisons techniques et économiques de ces choix stratégiques
    -
    - une section « Science » qui vous amènera à examiner divers aspects scientifiques nécessaires pour améliorer les matériaux
    -
    - une section « Ingénierie » qui vous conduira à réfléchir du passage de l’amélioration scientifique à sa mise en œuvre dans un avion commercial.

    Ce problème comprend très peu de calculs, et s’appuie sur ce que vous avez vu en cours et en BE. Répondez aux questions de façon claire et synthétique dans les espaces prévus à cet effet.


    I. Stratégies
    1. On a constaté une forte évolution des solutions matériaux à partir de 1973 ( choc pétrolier), en particulier pour les structures. On a vu par exemple se développer des alliages d’aluminium contenant du Lithium, et les matériaux composites à matrice polymère à renforts de fibre de carbone. Quelle est à votre avis la force motrice principale de cette évolution ? Pourquoi cette évolution a-t-elle été plus sensible dans l’aéronautique militaire que dans l’aéronautique civile ?


    2. Dans le même temps on a vu augmenter la température de fonctionnement des réacteurs. Pour quelle raison thermodynamique est-il utile d’augmenter la température de fonctionnement ? Des grandes classes de matériaux ( métaux, polymères, céramiques et composites) , seuls les métaux ont véritablement trouvé leur place alors que le moteur « tout céramique » étudié dans les années 80 n’a pas abouti. Quelles étaient les raisons d’essayer cette voie, et quelle est la raison principale de l’échec des céramiques ? Comment peut-on avoir une température de fonctionnement d’un moteur supérieure à la température maximale d’utilisation des matériaux métalliques qui le constituent ?



    3. Pour les systèmes de transmission internes, on a actuellement des transferts mécaniques et hydrauliques. On souhaite passer à une transmission totalement électrique. Pour quelles raisons ? Qu’est-ce qui rend possible la miniaturisation des moteurs ? Quels matériaux choisiriez-vous pour les fils électriques, et en particulier entre le cuivre et l’aluminium ?




    4. Les équipements internes des avions ( sièges, coussins, équipements de restauration) sont du ressort des compagnies aériennes. Voyez-vous des possibilités d’allègement de ces équipements ? Si oui donnez un rapide argumentaire, et une estimation des gains possibles pour un avion de 500 places.




    II. Science
    Les composants de structure sont en alliages d’aluminium ou en composites à matrice polymère ( epoxy) et à renfort de fibre ( de carbone ou de fibre de verre ou de fibre aramide). On va se focaliser ici sur une solution « alliage d’aluminium ».

    1. Le lingot d’alliage issu de la solidification est laminé à chaud pour réduire rapidement son épaisseur, puis il est recuit à haute température, en dessous de la température de fusion des eutectiques et au dessus de la température de solution des phases. Expliquez la raison de ce traitement thermique et du choix de la température. Si L est la taille caractéristique des structures de solidification et D le coefficient de diffusion des éléments d’alliage à la température de recuit, donnez une estimation de la durée nécessaire du recuit. Plus la température du four est élevée, plus le coût horaire de chauffage est fort. A l’aide de l’estimation de la durée ci-dessus, discutez de l’avantage d’augmenter la température du four en fonction des températures de mise en solution, de brûlure des eutectiques et de l’énergie d’activation de la diffusion.





    2. Le lingot ramené à des épaisseurs « maniables » est alors laminé à froid et est donc très fortement déformé. Il apparaît comme beaucoup plus dur après laminage, et sa limite d’élasticité est beaucoup plus élevée, sans que son module d’élasticité ait notablement changé. Expliquez la raison physique de ce phénomène.




    3. Il est ensuite recuit à une température intermédiaire au dessus des températures de précipitation. On a alors un phénomène de recristallisation : des grains vierges de dislocation grandissent au sein d’un ensemble de grains très déformés. Les germes sont en nombre fixés et apparaissent à la position de particules intermétalliques préexistantes dans l’alliage. Ils croissent à vitesse constante et sont approximativement sphériques. Ecrivez une équation donnant la fraction recristallisée en fonction du temps. Discutez de la validité de ce modèle. Expliquez comment un modèle d’automate cellulaire pourrait être développé pour décrire ce phénomène.




    4. En fait la recristallisation n’est pas totale et la plaque laminée et recuite contient des grains recristallisés « mous » et des grains déformés « durs ». Comment caractériseriez-vous cet état, et quelles informations les outils d’analyse d’image pourraient vous apporter ? On veut la laminer à chaud à nouveau dans cet état. Expliquer quels modèles vous utiliseriez pour prédire les efforts à fournir au cours du nouveau laminage ?





    5. En fin de laminage on va effectuer un traitement thermique de précipitation. Il consiste en une trempe suivi par un recuit. Quelle est la fonction de la trempe ? A quelle température doit-on faire le recuit ? Quelle doit être la durée du recuit ? On discutera ces différents aspects en invoquant les forces motrices de précipitation, la dépendance des coefficients de diffusion en fonction de la température, la forme des courbes TTT, le mode de franchissement des obstacles par les dislocations, et l’évolution de la taille des précipités en fonction de la durée du traitement thermique. On ne demande pas de calculs compliqués, mais une explication de la physique des phénomènes rencontrés, avec des illustrations explicatives sous forme de schémas. Quels types de simulations numériques seraient bien adaptés pour ce type de problèmes ?




    III. Ingénierie

    1. Il est relativement rare mais néanmoins possible qu’un avion soit frappé par la foudre. Pour la sécurité des passagers, il est nécessaire que l’avion fasse « cage de Faraday », c'est-à-dire soit conducteur de l’électricité et que le champ à l’intérieur soit négligeable. Discuter dans cette optique les avantages respectifs des solutions métalliques et composites. Quelles propositions auriez-vous pour améliorer la situation pour les composites ?



    2. Une pièce de fuselage d’avion métallique est formée de plaques et de pièces en T rapportées à la plaque. Quelle est la fonction des pièces rapportées pour une plaque sollicitée en flexion ? Quelle géométrie proposeriez-vous pour raidir un composant en sollicitation en flexion suivant deux directions ? Par quel procédé obtenir une plaque à partir d’un lingot ? Comment obtenir une poutre en T à partir d’une barre ? Discuter deux options technologiques possibles : usiner la forme en T dans une plaque épaisse, ou assembler une poutre en T sur une plaque mince. On se posera en particulier la question du mode éventuel d’assemblage, et on réfléchira à ce qui peut se passer, à la lumière de la question II.5 pour un alliage à précipitation au cours du soudage.



    3. La coexistence entre des composites à fibre de carbone et des alliages d’aluminium pose un problème de corrosion galvanique de l’aluminium par le carbone. Quelles solutions technologiques proposez-vous ?




    4. Dans les moteurs, les parties chaudes, et en particulier les aubes de turbines, doivent être refroidies par des circulations d’air , et revêtues par des couches qui jouent le double rôle de barrière thermique et de protection contre l’oxydation. Le cours vous a expliqué la réalisation de ces protections. Discutez leurs modes d’endommagement possible, les moyens de les contrôler, les possibilités de réparation ou de remplacement, les aspects démontabilité et nettoyage.

    Alors foromeurs vous allez me le remplir ce P**** de contrôle de m** **** :drill:
    et le premier que fait une faute corvée de patate :evil:



    Ps: le prof semble intéressé par votre avis sur ces questions.
     J’ai le regret de vous annoncer que vous êtes tous plus petit que le plus grand d’entre nous.  (Prof de Math)
      Lien   Revenir ici   Citer
  • Looping a écrit

    En ce moment c'est les partiels dans mon école et les contrôles se suivent (et se ressemblent…)
    mais parfois on peut avoir d'excellentes surprises qui viennent casser cette routine.

    Dans ce sujet la surprise en question:
    Cours de préorientation 1A : De la Matière aux Matériaux
    Examen mai 2010
    Durée : 2h
    Tous documents autorisés ( polys, notes de cours, notes de BE, livres, …etc)
    Barême : I=2+2+2+2 ; II=2+2+2+2+2 ; III=2+2+2+2, Total 26 points


    Thème : Quelques aspects « matériaux » dans l’aéronautique


    Le secteur aéronautique est très compétitif du point de vue des matériaux. On peut distinguer cinq grandes familles de composants :
    - les pièces de structure du corps de l’avion ( fuselage, ailes, dérive, longerons, etc …)
    - les pièces de motorisation ( réacteurs, bras d’amarrage à l’avion, etc …)
    - les équipements externes ( train d’atterrissage, pneumatiques )
    - les équipements internes ( électronique, transmissions, etc…)
    - l’habillage interne ( sièges, stockage des bagages, équipements de restauration, …)

    On se propose dans ce problème d’examiner quelques aspects « matériaux » de la réalisation d’un avion. Le problème est divisé en trois grandes parties, correspondant à trois grands métiers de l’ingénieur :

    - une section « Stratégie » vous invite à réfléchir aux choix entre les différentes options « matériaux » pour différents composants, et aux raisons techniques et économiques de ces choix stratégiques
    -
    - une section « Science » qui vous amènera à examiner divers aspects scientifiques nécessaires pour améliorer les matériaux
    -
    - une section « Ingénierie » qui vous conduira à réfléchir du passage de l’amélioration scientifique à sa mise en œuvre dans un avion commercial.

    Ce problème comprend très peu de calculs, et s’appuie sur ce que vous avez vu en cours et en BE. Répondez aux questions de façon claire et synthétique dans les espaces prévus à cet effet.


    I. Stratégies
    1. On a constaté une forte évolution des solutions matériaux à partir de 1973 ( choc pétrolier), en particulier pour les structures. On a vu par exemple se développer des alliages d’aluminium contenant du Lithium, et les matériaux composites à matrice polymère à renforts de fibre de carbone. Quelle est à votre avis la force motrice principale de cette évolution ? Pourquoi cette évolution a-t-elle été plus sensible dans l’aéronautique militaire que dans l’aéronautique civile ?


    2. Dans le même temps on a vu augmenter la température de fonctionnement des réacteurs. Pour quelle raison thermodynamique est-il utile d’augmenter la température de fonctionnement ? Des grandes classes de matériaux ( métaux, polymères, céramiques et composites) , seuls les métaux ont véritablement trouvé leur place alors que le moteur « tout céramique » étudié dans les années 80 n’a pas abouti. Quelles étaient les raisons d’essayer cette voie, et quelle est la raison principale de l’échec des céramiques ? Comment peut-on avoir une température de fonctionnement d’un moteur supérieure à la température maximale d’utilisation des matériaux métalliques qui le constituent ?



    3. Pour les systèmes de transmission internes, on a actuellement des transferts mécaniques et hydrauliques. On souhaite passer à une transmission totalement électrique. Pour quelles raisons ? Qu’est-ce qui rend possible la miniaturisation des moteurs ? Quels matériaux choisiriez-vous pour les fils électriques, et en particulier entre le cuivre et l’aluminium ?




    4. Les équipements internes des avions ( sièges, coussins, équipements de restauration) sont du ressort des compagnies aériennes. Voyez-vous des possibilités d’allègement de ces équipements ? Si oui donnez un rapide argumentaire, et une estimation des gains possibles pour un avion de 500 places.




    II. Science
    Les composants de structure sont en alliages d’aluminium ou en composites à matrice polymère ( epoxy) et à renfort de fibre ( de carbone ou de fibre de verre ou de fibre aramide). On va se focaliser ici sur une solution « alliage d’aluminium ».

    1. Le lingot d’alliage issu de la solidification est laminé à chaud pour réduire rapidement son épaisseur, puis il est recuit à haute température, en dessous de la température de fusion des eutectiques et au dessus de la température de solution des phases. Expliquez la raison de ce traitement thermique et du choix de la température. Si L est la taille caractéristique des structures de solidification et D le coefficient de diffusion des éléments d’alliage à la température de recuit, donnez une estimation de la durée nécessaire du recuit. Plus la température du four est élevée, plus le coût horaire de chauffage est fort. A l’aide de l’estimation de la durée ci-dessus, discutez de l’avantage d’augmenter la température du four en fonction des températures de mise en solution, de brûlure des eutectiques et de l’énergie d’activation de la diffusion.





    2. Le lingot ramené à des épaisseurs « maniables » est alors laminé à froid et est donc très fortement déformé. Il apparaît comme beaucoup plus dur après laminage, et sa limite d’élasticité est beaucoup plus élevée, sans que son module d’élasticité ait notablement changé. Expliquez la raison physique de ce phénomène.




    3. Il est ensuite recuit à une température intermédiaire au dessus des températures de précipitation. On a alors un phénomène de recristallisation : des grains vierges de dislocation grandissent au sein d’un ensemble de grains très déformés. Les germes sont en nombre fixés et apparaissent à la position de particules intermétalliques préexistantes dans l’alliage. Ils croissent à vitesse constante et sont approximativement sphériques. Ecrivez une équation donnant la fraction recristallisée en fonction du temps. Discutez de la validité de ce modèle. Expliquez comment un modèle d’automate cellulaire pourrait être développé pour décrire ce phénomène.




    4. En fait la recristallisation n’est pas totale et la plaque laminée et recuite contient des grains recristallisés « mous » et des grains déformés « durs ». Comment caractériseriez-vous cet état, et quelles informations les outils d’analyse d’image pourraient vous apporter ? On veut la laminer à chaud à nouveau dans cet état. Expliquer quels modèles vous utiliseriez pour prédire les efforts à fournir au cours du nouveau laminage ?





    5. En fin de laminage on va effectuer un traitement thermique de précipitation. Il consiste en une trempe suivi par un recuit. Quelle est la fonction de la trempe ? A quelle température doit-on faire le recuit ? Quelle doit être la durée du recuit ? On discutera ces différents aspects en invoquant les forces motrices de précipitation, la dépendance des coefficients de diffusion en fonction de la température, la forme des courbes TTT, le mode de franchissement des obstacles par les dislocations, et l’évolution de la taille des précipités en fonction de la durée du traitement thermique. On ne demande pas de calculs compliqués, mais une explication de la physique des phénomènes rencontrés, avec des illustrations explicatives sous forme de schémas. Quels types de simulations numériques seraient bien adaptés pour ce type de problèmes ?




    III. Ingénierie

    1. Il est relativement rare mais néanmoins possible qu’un avion soit frappé par la foudre. Pour la sécurité des passagers, il est nécessaire que l’avion fasse « cage de Faraday », c'est-à-dire soit conducteur de l’électricité et que le champ à l’intérieur soit négligeable. Discuter dans cette optique les avantages respectifs des solutions métalliques et composites. Quelles propositions auriez-vous pour améliorer la situation pour les composites ?



    2. Une pièce de fuselage d’avion métallique est formée de plaques et de pièces en T rapportées à la plaque. Quelle est la fonction des pièces rapportées pour une plaque sollicitée en flexion ? Quelle géométrie proposeriez-vous pour raidir un composant en sollicitation en flexion suivant deux directions ? Par quel procédé obtenir une plaque à partir d’un lingot ? Comment obtenir une poutre en T à partir d’une barre ? Discuter deux options technologiques possibles : usiner la forme en T dans une plaque épaisse, ou assembler une poutre en T sur une plaque mince. On se posera en particulier la question du mode éventuel d’assemblage, et on réfléchira à ce qui peut se passer, à la lumière de la question II.5 pour un alliage à précipitation au cours du soudage.



    3. La coexistence entre des composites à fibre de carbone et des alliages d’aluminium pose un problème de corrosion galvanique de l’aluminium par le carbone. Quelles solutions technologiques proposez-vous ?




    4. Dans les moteurs, les parties chaudes, et en particulier les aubes de turbines, doivent être refroidies par des circulations d’air , et revêtues par des couches qui jouent le double rôle de barrière thermique et de protection contre l’oxydation. Le cours vous a expliqué la réalisation de ces protections. Discutez leurs modes d’endommagement possible, les moyens de les contrôler, les possibilités de réparation ou de remplacement, les aspects démontabilité et nettoyage.

    Alors foromeurs vous allez me le remplir ce P**** de contrôle de m** **** :drill:
    et le premier que fait une faute corvée de patate :evil:



    Ps: le prof semble intéressé par votre avis sur ces questions.
    T'éplucheras les patates :mrgreen:
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  • AARGGhh!!
    y'en a toujours une qui passe :blesse:

    T'éplucheras les patates :mrgreen:

    oui Monsieur :oops:
     J’ai le regret de vous annoncer que vous êtes tous plus petit que le plus grand d’entre nous.  (Prof de Math)
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  • alors c'est très bête, mais j' ai cassé mon crayon :| et me vois dans l'impossibilité de faire l'interro, du coup.

    Looping, lâches cet économe, je vais les peler moi, les patates.


    :interr: oh la vache… le niveau balèze de connaissances qu'il doit falloir posséder pour répondre…
    moi je suis la fougère et lui l'oiseau de fer
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  • C'est un sujet ma fois très intéressant. Dommage que mes cours de matériaux soient un peu loin. Et faut bien que quelqu'un commence, même si c'est par des conneries :P

    Stratégie
    1. On a constaté une forte évolution des solutions matériaux à partir de 1973 ( choc pétrolier), en particulier pour les structures. On a vu par exemple se développer des alliages d’aluminium contenant du Lithium, et les matériaux composites à matrice polymère à renforts de fibre de carbone. Quelle est à votre avis la force motrice principale de cette évolution ? Pourquoi cette évolution a-t-elle été plus sensible dans l’aéronautique militaire que dans l’aéronautique civile ?

    On parle ici des panneaux du Rafale, entre autre il me semble. Tout "simplement" pour un gain de poids, des contraintes maximales accru etc etc je pense… ( réponse classique, certes )
    Pourquoi plus dans le militaire que dans le civile ? Le composite est à l'heure actuelle parfaitement maîtrisé sur de petite surface mais pose beaucoup plus de problème dès lors que la surface à couvrir augmente. De plus le mariage entre matériaux métalliques et matériaux composite n'est pas chose aisé, en plus de coûter cher il faut voir si au final ça sera rentable. C'est pourquoi ce "mariage" de matériaux se fait pour le moment uniquement sur le militaire, pour le cas de Dassault par exemple.



    Par contre s'il vous plait, je vous en pris, stop les quotes ;)
    "Si l'évolution actuelle persiste, il n'est pas interdit d'espérer que nous posséderons en 1997 : 176 246 généraux pour un seul homme de troupe. Un seul homme de troupe, nous insistons sur ce point. En cas de guerre, si notre unique soldat est tué, nous saurons au moins de qui il s'agit. Car jusqu'alors le désordre était tel que lorsqu'un enfant de la patrie se faisait tuer pour elle, on savait si peu de choses sur lui qu'on était réduit à l'appeler "l'inconnu" ".
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  • I

    1) Je parlerais de la légèreté et de la robustesse de ces matériaux. A développer bien entendu…

    2) Je crois que plus la température est élevée, plus l'air est comprimée, et donc le réacteur efficace. La céramique semblait idéale car résistante aux grandes chaleurs, mais difficile ou fragile à usiner. J'ai pas vraiment d'idées sur la dernière question, peut-être un refroidissement par air ?

    3) L'électrique permet le moindre effort en terme de transmission de commandes que l'hydraulique. Les moteurs devenant électroniques, je pense que ce sont les transistors qui permettent leur miniaturisation. Le cuivre me semble meilleur conducteur que l'aluminium, en tout cas ça avait été la "star" des circuits électriques un temps.

    4) Il y a effectivement des efforts des compagnies qui choisissent leur équipementier. Je pense qu'on peut travailler sur l'ergonomie, le choix des matériaux (tissu pour les sièges), tout en gardant à l'esprit le confort des passagers. Difficile ici d'apporter une réponse concrète, mais si on peut alléger un siège de 10 kg, sur 500 kg, ça représente 5 tonnes. Pas négligeable en terme de consommation de carburant…

    II)

    1) Ouf… Je crois que l'intérêt de le chauffer et de le recuire est de le rendre plus malléable, facile à usiner. Le choix de la température est sans doute dû au fait qu'on veut éviter séparation des matériaux (puisqu'il s'agit d'un alliage), tout en l'élevant assez pour le travailler. A priori, L doit être supérieur à D, mais vu mes connaissances, c'est tout ce que je peux dire. Peut-être vaut-il mieux laisser le four longtemps allumé à une certaine température que de le laisser allumé brièvement trop fort.

    2) Hum… Ca me rappelle la glaciation de l'eau. Difficile d'expliquer mieux que ça.

    3) Pouce, là. :mrgreen:

    4) Pareil, je me sens dépassé.

    5) La trempe me rappelle ce que faisaient les forgerons gaulois pour leur épée, qui effectivement plongeaient leur épée dans l'eau. On obtenait une épée dont je me souviens du défaut principal, sa fragilité à cause du choc thermique. Me souviens plus de l'avantage, c'est ballot. :mrgreen:
    Pour le reste, pas assez de connaissances pour répondre…

    III)

    1) Une cellule en métal constitue effectivement une bien meilleure cage de faraday qu'une cellule en composite. Un peu comme les voitures. Est-ce que les composites peuvent contenir du métal ? Des structures mi-composites mi-métal peuvent-elles faire l'affaire ?

    2) Les pièces en T apportent de la rigidité. Pendant la 2e GM, on avait imaginé une structure géodésique ou en croisillon (le Wellington, je crois bien). Ca donnait une cellule certes robuste, mais pas tant que ça, au fond. Pour obtenir une pièce en T, je vois mal, à part un moule.

    3) Arf. Soit remplacer l'un des 2 composants par un autre, soit utiliser un produit retardant… :S

    4) Collisions aviaires ou mécaniques, températures élevées… pour les raisons. A part un remplacement ou des produits solidifiants s'il en existe pour les réparer, je sais pas trop… :S

    Bon, je me rends bien compte que mes connaissances sont telles que c'est assez brouillon, pour ne pas dire plus. Looping, tu me confirmeras que j'ai bien eu 2/20, en étant large ? Je rappelle amicalement à Looping que je ne suis pas du tout dans cette partie-là, pas taper, merci d'avance. :mrgreen:
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  • Ben moi ce devoir, je le lui torche en un clic ! http://www.fnrae.org/data/File/Fiche_technique_des_appels/Appel_4_Les_materiaux.pdf


    :bonnet:
    Escaladant le bleu brûlant du vaste ciel J'ai survolé les cimes battues par les vents Et sous la coupole sainte de l'espace infini , Tendant la main, j'ai touché la face de Dieu.1/13 Artois
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  • J'ai les responses mais je crois que je vais attendre des idées plus développées

    je vous donne ce qui était imbuvable:

    II Science :

    1 )là ça risque d'être dur à expliquer donc la réponse du prof :
    A l’issue de la solidification, les éléments d’alliages ne sont pas distribués de façon homogène, le recuit a pour fonction de les homogénéiser à nouveau par un mécanisme de diffusion. La longueur de diffusion L pendant un temps t est L=(Dt)1/2, il faut donc effectuer le recuit d’homogénéisation pendant au moins L2/D

    Le coefficient de diffusion suit une loi d’Arrhenius en exp(-Q/kT), le temps d’homogénéisation varie donc comme exp (Q/kT). Si on suppose que le coût horaire varie de façon linéaire avec T comme a+bT, il faut minimiser (a+bT)exp(Q/kT) . la dérivée de cette fonction s’annule deux fois, et partant de T=0 elle décroît puis croît. Il y a donc une température optimale T* qu’il faut positionner par rapport à la température de mise en solution ( elle doit être au dessus) et par rapport à la température de brûlure ( elle doit être au dessous). T*=(Q/2k) + [ (Q/2k)2+(aQ/bk)]1/2 est d’autant plus élevée que Q est plus grand et b plus petit comme on pouvait intuitivement le deviner.

    2 ) de même :
    Le laminage à froid conduit à l’accumulation de dislocations qui agissent comme obstacles au mouvement ultérieur des dislocations : le matériau est écroui et la limite d’élasticité est plus élevée. Avec la densité maximale de dislocations envisageables de 1016m-2 et un volume de (3.A)3 par atomes, il y a dans le cœur des dislocations au plus une proportion de liaisons [1016/3.10-10)]/2,71029 = moins de 1 pour mille. Il est normal, le module d’élasticité étant lié aux liaisons inter-atomiques et à leur densité, que cette grandeur apparaisse comme non modifiée

    3 )que dire de plus:
    Si on a N germes par unité de volume croissant à une vitesse v , la fraction transformée au temps t devrait être
    X=N. (4/3) (vt)3.
    Évidement cela ne peut pas rester correct pour les temps longs puisque cette grandeur est non bornée. Cela signifie qu'il faut tenir compte du fait qu’un grain recristallisé ne peut croître que dans la fraction (1-X) non encore recristallisée. En écriture différentielle cela donne
    dX=N.4(vt)2.(vdt).(1-X)
    qui s’intègre directement en
    X(t)=1-exp(-N(4/3)(vt)3).
    On pourrait développer un modèle d’automate cellulaire en considérant pour chaque site deux états possibles: cristallisé et non recristallisé, et qu’un site non recristallisé peut être envahi par son voisin recristallisé : la croissance serait prise en compte. On pourrait aussi tirer au hasard des sites non recristallisés et les recristalliser pour prendre en compte la germination. On pourrait enfin définir une probabilité d’être envahi par une fonction croissante de la densité d’énergie stockée ce qui raffinerait encore le modèle.

    4 )en fait ça peut faire peur
    Les outils d’analyse d’image pourraient aider à mesurer la fraction volumique recristallisée et la taille des grains.
    Les grains recristallisés étant mous dans une matrice de grains déformés durs, on pourrait utiliser les modèles de milieux biphasés proposés dans le cours d’homogénéisation (par ex. modèles autocohérents), pour décrire le comportement mécanique du « composite », donc prédire la contrainte à appliquer à la prochaine séquence de laminage.

    5 )Pour la trempe c'est l'idée Clansman.
    La trempe a pour fonction de geler une solution solide métastable et de tremper des lacunes qui contribueront à assurer au cours du recuit la mobilité des éléments devant contribuer à la précipitation fine.
    Le recuit doit être fait à une température telle que la mobilité des éléments est suffisante (c'est-à-dire suffisamment chaud) , et telle que la force motrice de précipitation soit suffisante ( c'est-à-dire suffisamment éloignée de la limite de solubilité, c'est-à-dire assez basse). Dans les courbes TTT ( Temps Transformation Température) cette température correspond au nez de la courbe en C. La vitesse de trempe doit être telle que la précipitation en cours de trempe est inexistante et que toute la précipitation se produit au cours du traitement ultérieur. La durée du traitement doit être telle que la fraction volumique maximale autorisée par la thermodynamique soit atteinte. Elle doit ensuite être poursuivie de façon à faire grossir les précipités jusqu’au moment où leur mode de franchissement par les dislocations passe du cisaillement au contournement : on a alors atteint le maximum de dureté et de limite d’élasticité.
    Ces mécanismes de précipitation peuvent être simulés par MonteCarlo cinétique.
     J’ai le regret de vous annoncer que vous êtes tous plus petit que le plus grand d’entre nous.  (Prof de Math)
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  • Désolé , mais meme si mon bachot ( E ), de l'époque (75) , avait abordé ces sujets , forcément futuriste , vu l'état d'avancement des recherches sur les M.composites , notre entrée en école de prépa. , nous destinais plus sur une ingénierie , type " Mine " ou " arts & métiers " ; bref ! , le concept du viaduc ou autre ouvrages métal , n'incluaient pas le fait que ces derniers seraient appelé à prendre l'air un jour ! :lol:

    Bon , j'ai pas fait avancé le sujet :bonnet: …. Donc , aujourd'hui , B . A . C . E . , veut dire ; Brevet d'Aptitude Cuisines , section Epluchures . Elles sont grosses les patates ? :?: :bieres:
    Le journalisme mène à tout , a condition d'en sortir ! SIR WINSTON CHURCHILL En attendant : :arrow: http://photos.aviationsmilitaires.net/main.php
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  • MAVERICKdu13 a écrit

    Bon , j'ai pas fait avancé le sujet :bonnet: …. Donc , aujourd'hui , B . A . C . E . , veut dire ; Brevet d'Aptitude Cuisines , section Epluchures . Elles sont grosses les patates ? :?: :bieres:


    Bon ben.. rdv dans la cuisine du Bar de l'Escadrille alors Image


    cool, je croyais que j'allais être seule.. :bonnet:
    Fan immodérée de la PAF et de la Patrouille Breitling.. - Je sais pas ce qui m'arrive ces jours-ci.. Je me regarde dans le miroir et j'ai l'impression d'être… insipide- Ouais c'est pas faux - http://yelims3.free.fr/Hein/Hein03.gifAngarade et Perceval in love http://yelims1.free.fr/Amour/Amour12.gif
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  • Intéressant ce que tu dit Jarod (ce genre de matériau sert à faire les panneaux du Rafale)(hé oui! t'as dit plus de quote!! :bonnet: ) je vais voir ça ^ ^

    "De plus le mariage entre matériaux métalliques et matériaux composite n'est pas chose aisé comme" tu dit on pensera au glare sur le dessus de l'A380 (couches aluminium et de composites superpose)http://fr.wikipedia.org/wiki/GLARE. En parlant avec du monde j'ai entendu dire que quand tombe la grêle le glare éclate, ce qui peut être asse gênant au regard des surfaces importantes sur l'A380. (Je crois que Altran est à fond sur ce matériau mais à vérifier)

    Clansman, en voilà un de sérieux, bon par contre je peu pas garantir que tu auras plus de 2. Je demanderais au prof. ça me fait penser à la prof de français en prépa : "Vous avez pris un petit bout au début et un petit bout à la fin, il manque un grand vide." On excuse la partie scientifique c'est vrais qu'il y a des truc tordus ici.
    Pour le coup des sièges, j'aimerais bien savoir de quel type d'avion tu pars (antonov, Iliouchine…) 10 kg de moins c'est pas rien mais j'ai pensé approcher ce chiffre en remplaçant la mousse des sièges par de l'hélium… ^ ^
    Très intéressant ce que tu dit sur le Wellington, si t'as d'autres infos …


    cachée dans les pins ramène l'économe!! :recon: on a tricheur !!! PCmax
    (Si seulement les contrôle étaient aussi facile) En plus des patates tu vas copier 100 lignes :
    "la prochaine fois je laisserais au moins cinq sources."
    plus sérieusement, sur le lien, il y a beaucoup d'informations qui concordent avec le cour d'ouverture.
    ça le complète même sous certains angles. Merci





    Allé quelques réponses : (celle ou on est le plus éloigné)

    I Stratégie :

    1 ) continuez en développant un peut plus, vous avez presque la réponse du prof
    2 ) un petit indice avec le rendement de Carnot.
    Clansman c'est bon pour le refroidissement par flux d'air et il y a une petite astuce supplémentaire avec les céramique que vous pouvez deviner.
    3 ) OK pour le cuivre qui as bien meilleur conductivité que l'aluminium mais sur des avions comme l'A380, ça fait beaucoup de cuivre (si ça c'est pas un indice…)
    4 ) ici chacun y vas de sa sauce pour allègement:
    le prof :
    Sièges : chaque siège doit avoir environ 1m2x10cm= 0,1m3de mousse Polyuréthane dont la densité est de 0.1 environ, ce qui fait 10kg par siège. En diminuant la densité relative de 10%, on pourrait gagner 500kg sur l’avion. Question : est-ce qu’une mousse 10% moins dense reste assez confortable ?
    Porte-plateaux : ils sont en acier, et sont très certainement surdimensionnés (c’est juste du transport). Le passage à l’aluminium gagnerait un facteur 3 sur le poids. Chaque porte-plateaux dessert 50 repas, on a donc 10 porte-plateaux. Ce sont des parallélépipèdes de 1,5mx0,7mx0,3m formés de 4 plaques de 3mm d’épais soit environ 0,008m3, donc 64kg, on pourrait gagner environ 400kg sur l’avion … moins que sur les coussins, mais sans perte de confort.


    II Science :

    1 )là ça risque d'être dur à expliquer donc la réponse du prof :
    A l’issue de la solidification, les éléments d’alliages ne sont pas distribués de façon homogène, le recuit a pour fonction de les homogénéiser à nouveau par un mécanisme de diffusion. La longueur de diffusion L pendant un temps t est L=(Dt)1/2, il faut donc effectuer le recuit d’homogénéisation pendant au moins L2/D

    Le coefficient de diffusion suit une loi d’Arrhenius en exp(-Q/kT), le temps d’homogénéisation varie donc comme exp (Q/kT). Si on suppose que le coût horaire varie de façon linéaire avec T comme a+bT, il faut minimiser (a+bT)exp(Q/kT) . la dérivée de cette fonction s’annule deux fois, et partant de T=0 elle décroît puis croît. Il y a donc une température optimale T* qu’il faut positionner par rapport à la température de mise en solution ( elle doit être au dessus) et par rapport à la température de brûlure ( elle doit être au dessous). T*=(Q/2k) + [ (Q/2k)2+(aQ/bk)]1/2 est d’autant plus élevée que Q est plus grand et b plus petit comme on pouvait intuitivement le deviner.

    2 ) de même :
    Le laminage à froid conduit à l’accumulation de dislocations qui agissent comme obstacles au mouvement ultérieur des dislocations : le matériau est écroui et la limite d’élasticité est plus élevée. Avec la densité maximale de dislocations envisageables de 1016m-2 et un volume de (3.A)3 par atomes, il y a dans le cœur des dislocations au plus une proportion de liaisons [1016/3.10-10)]/2,71029 = moins de 1 pour mille. Il est normal, le module d’élasticité étant lié aux liaisons inter-atomiques et à leur densité, que cette grandeur apparaisse comme non modifiée

    3 )que dire de plus:
    Si on a N germes par unité de volume croissant à une vitesse v , la fraction transformée au temps t devrait être
    X=N. (4/3) (vt)3.
    Évidement cela ne peut pas rester correct pour les temps longs puisque cette grandeur est non bornée. Cela signifie qu'il faut tenir compte du fait qu’un grain recristallisé ne peut croître que dans la fraction (1-X) non encore recristallisée. En écriture différentielle cela donne
    dX=N.4(vt)2.(vdt).(1-X)
    qui s’intègre directement en
    X(t)=1-exp(-N(4/3)(vt)3).
    On pourrait développer un modèle d’automate cellulaire en considérant pour chaque site deux états possibles: cristallisé et non recristallisé, et qu’un site non recristallisé peut être envahi par son voisin recristallisé : la croissance serait prise en compte. On pourrait aussi tirer au hasard des sites non recristallisés et les recristalliser pour prendre en compte la germination. On pourrait enfin définir une probabilité d’être envahi par une fonction croissante de la densité d’énergie stockée ce qui raffinerait encore le modèle.

    4 )en fait ça peut faire peur
    Les outils d’analyse d’image pourraient aider à mesurer la fraction volumique recristallisée et la taille des grains.
    Les grains recristallisés étant mous dans une matrice de grains déformés durs, on pourrait utiliser les modèles de milieux biphasés proposés dans le cours d’homogénéisation (par ex. modèles autocohérents), pour décrire le comportement mécanique du « composite », donc prédire la contrainte à appliquer à la prochaine séquence de laminage.

    5 )Pour la trempe c'est l'idée Clansman.
    La trempe a pour fonction de geler une solution solide métastable et de tremper des lacunes qui contribueront à assurer au cours du recuit la mobilité des éléments devant contribuer à la précipitation fine.
    Le recuit doit être fait à une température telle que la mobilité des éléments est suffisante (c'est-à-dire suffisamment chaud) , et telle que la force motrice de précipitation soit suffisante ( c'est-à-dire suffisamment éloignée de la limite de solubilité, c'est-à-dire assez basse). Dans les courbes TTT ( Temps Transformation Température) cette température correspond au nez de la courbe en C. La vitesse de trempe doit être telle que la précipitation en cours de trempe est inexistante et que toute la précipitation se produit au cours du traitement ultérieur. La durée du traitement doit être telle que la fraction volumique maximale autorisée par la thermodynamique soit atteinte. Elle doit ensuite être poursuivie de façon à faire grossir les précipités jusqu’au moment où leur mode de franchissement par les dislocations passe du cisaillement au contournement : on a alors atteint le maximum de dureté et de limite d’élasticité.
    Ces mécanismes de précipitation peuvent être simulés par MonteCarlo cinétique.
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    III Ingénierie

    1)Ah Ah! Le truc de faraday encore…

    Les composites sont à matrice polymère, ce sont comparativement aux métaux de mauvais conducteurs (Les renforts de carbone sont un peu meilleurs que les renforts aramide ou verre). L’effet « cage de Faraday » est donc moins efficace et la protection des passagers moindres.
    On peut envisager d’inclure dans le composite un grillage de métal qui joue le rôle de conducteur, mais on alourdit le système. Une solution innovante serait de mettre des nanotubes de carbone, conducteurs, dans la matrice. C’est pour l’instant hors de prix, et difficile à manipuler industriellement, comme toutes les nanoparticules, mais qui sait ? …

    2)pour les structures

    Les pièces en T servent à rigidifier la structure en flexion en augmentant le moment d’inertie de la section par rapport à la fibre neutre (exactement comme une tôle ondulée). Si on veut raidir dans deux directions il faut imaginer une structure de raidisseur comme une « gaufre ».
    Pour obtenir une plaque à partir d’un lingot, le plus simple est de procéder à un laminage par passes successives
    A partir d’une barre on peut obtenir une poutre en T en forgeant, ou en extrudant. On pourrait aussi souder deux plaques perpendiculairement. Les alliages d’aluminium sont relativement faciles à extruder, les poutres en T sont obtenues en général par extrusion ou filage.
    Si on usine les raidisseurs dans la masse d’une plaque épaisse on aura beaucoup de déchet matière. La plaque épaisse peut aussi avoir des contraintes issues de la trempe et l’usinage peut poser problème. L’assemblage d’une poutre extrudée sur une plaque par soudage va conduire au réchauffage local des deux pièces et la microstructure résultant des histoires thermiques décrites au §II.5 risque d’évoluer et de conduire à un abaissement local des propriétés au niveau de la soudure.

    3)problème de la corosion de l'aluminium par le carbone

    Une pile galvanique nécessite un contact électrique ( via une solution aqueuse) direct entre les deux matériaux. On peut envisager soit d’intercaler un joint isolant entre le composite epoxy-carbone et l’aluminium, soit de faire une séquence epoxy-carbone/epoxy-verre/aluminium pour éviter le contact direct.

    4) modes d'endomagement des aubes de turbines

    Les revêtements servant de barrière thermique et de barrière de diffusion sont faits de céramiques déposées sur des métaux. Les coefficients de dilatation thermique  sont très différents et donc les cycles arrêt/marche des moteurs conduiront à des contraintes dont l’amplitude est de l’ordre de ET où E est un module d’élasticité. Cela peut conduire à une fatigue et à une rupture de la couche de protection. Ce mécanisme d’endommagement peut être amplifié par des réactions chimiques liées aux interdiffusions à l’interface métal/céramique. Le contrôle des pièces revêtues peut être effectué par ultrasons de surface, ou visuellement, la difficulté étant d’éviter le démontage des aubes, ou de le rendre possible par un assemblage réversible des pales sur le disque rotatif, par une géométrie de type « tenon/mortaise ». La nettoyabilité des aubes revêtues pose problème et doit être systématiquement suivie d’un contrôle. La réparation de la barrière thermique nécessite un revêtement local.













    bon maintenant j'ai la conscience tranquille, il risque d'y avoir un grand nombre de fôte d'aurtografe :bourre: malgré le traitement de texte utilisé.
     J’ai le regret de vous annoncer que vous êtes tous plus petit que le plus grand d’entre nous.  (Prof de Math)
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  • Pour le Wellington, d'après Wiki fr :

    Le Wellington emploie une structure géodésique unique conçue par le célèbre Barnes Wallis pour le bombardier monomoteur Vickers Wellesley (en). Le fuselage est construit à partir de poutres à rainures, faites en alliage d'aluminium (duralumin) et qui forment un grand lacis. On fixe des baguettes en bois à la surface de l'alu que l'on recouvre de "textile irlandais" qui, recouvert de nombreuses couches d'enduit, constitue l'enveloppe extérieure de l'avion. C'est ce tressage en métal qui a donné à l'avion sa très grande résistance, car chaque stringer pouvait supporter le poids venant même de l'autre côté de l'avion. Même si les poutres de côté étaient arrachées, la structure de l'avion restait intacte. Des Wellingtons avec des fuselages très endommagés continuèrent à rentrer à la base contrairement à ce qui se serait passé pour d'autres types d'avions. L'effet le plus spectaculaire était lorsque l'enduit avait brûlé, mettant ainsi la structure à nu.

    Cependant, le système de construction a également des inconvénients. Il ralentit considérablement la construction du Wellington, alors que d'autres conceptions utilisaient les techniques de construction monocoque. En outre, il n'est pas possible de percer des trous dans le fuselage pour fixer des montants additionnels d'accès ou d'équipement.

    J'essaie de te trouver un écorché pour mieux visualiser la chose.

    EDIT : voilà : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Wellington_1A_N2980.JPG
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