Materiál se týká jakéhokoliv materiálu, se použije pro výrobu objektu v širším slova smyslu. Ten je často součástí podsestavy. Jedná se tedy o základní materiál vybraný kvůli jeho konkrétním vlastnostem a implementovaný s ohledem na konkrétní použití. Přírodní chemikálie , fyzikální forma ( fáze v přítomnosti, velikost a tvar částic , například), stav povrchu různých surovin , které jsou základními materiály, jim udělují zvláštní vlastnosti. Existují tedy čtyři hlavní skupiny materiálů.
V vědy o materiálech , například, „materiál“ je obecný termín používaný ve smyslu hmoty, látky , produktu, pevné látky, tělo, struktuře, tekutý, tekutiny , vzorek , zkumavky , a tak dále. a zejména označení vody, vzduchu a písku (v tabulkách charakteristik); viskoelastický materiál se často označuje jako „paměťová tekutina“.
Klasifikace materiálů na pevné látky, kapaliny, polotuhé látky atd. , je primitivní a někdy neplatná. Ve skutečnosti je možné v reologii pozorovat chování kapalného typu v pevném materiálu a chování pevného typu v kapalném materiálu ( viskoelasticita , mez kluzu).
Materiál ( materiály ), který je tvarovaným nebo člověkem vyrobeným předmětem, by neměl být zaměňován s materiály ( materiály ), které se používají k výrobě tohoto předmětu.
Mezi příklady materiálů patří: kůže , dřevo , korek (pro izolaci strojů ...), papír , lepenka , vápno , písek , sklo , keramika , plast , nylon , plexisklo , polymer , elastomer , kov , slitina , ocel , beton , kámen , cihla , sádrové dlaždice , barvivo , pigment , lék , minerál , vosk a výbušnina .
Materiály lze klasifikovat podle jejich atomové struktury. Můžeme rozlišit:
Inženýrství je technika, která má za cíl změnit surový produkt v produktu, který má požadované funkce uživatelem. Tato transformace, zde mechanická konstrukce , podléhá čtyřem základním interakcím: funkce; materiál ; geometrie ; proces.
„Servisní funkce“ je modelována jako „technický systém“, který představuje každou malou část mechanismu. Vychází ze specifikací . K posouzení cílů optimalizace se poté použije „ hodnotová analýza “ každé strany. Materiálové inženýrství se zabývá mechanickými vlastnostmi ( odolností materiálů ), jejich chováním při působení vnějších sil a omezení. K tomu má člověk velké množství zákonů fyziky, které nazývá „ zákony chování “ (statiky, dynamiky atd. ). Při odporu materiálů do těchto konstitutivních zákonů vždy zasahuje geometrie . Materiálové inženýrství se nyní běžně zajímá o další charakteristiky: fyzikální, tepelné, elektrické, environmentální , bezpečnostní a ekonomické.
Nakonec, protože materiál musí být transformován, je nezbytné vzít v úvahu tento proces. Potíž v této fázi spočívá v tom, že existuje mnoho velmi odlišných vlastností: formování, vytlačování, foukání; stroj s frézou, drátem, vodou, laserem, kyselinou; broušení, leštění, erodování, elektroformování; kování, lití, slinování; střih, razítko atd. V každé z těchto fází je materiál ústřední, protože je to v pořádku předmět nebo podpora služby.
V různých konstrukcích se používá kolem 80 000 materiálů a pro lepší identifikaci jsou materiály často seskupeny do šesti až osmi rodin (v závislosti na referencích):
Za účelem rozlišení konkrétních vlastností a / nebo záruky těchto vlastností rozlišují některé odkazy mezi porézní keramikou (beton, cihly), technickými polymery ( PMMA atd.) Nebo dokonce místem jejich použití (americké normy AISI , ASTM mezinárodní ISO , European EN , atd. ), nebo výkon, který je materiál přivádí na požadovanou funkci.
Aby se zabránilo středně plodnému rozlišení na třídy a podtřídy (protože jsou mezi systémy nadbytečné), byly vyvinuty nástroje pro výběr materiálů (CES3 z Cambridge, FuzzyMat z Grenoble atd. ). Umožňují snadno integrovat nové pokroky ve výzkumu nanomateriálů a integrovat jejich velmi specifické fyzikální (mikroskopické) vlastnosti a také jejich podmínky zpracování. Umožňují integrovat environmentální omezení (nebo funkci) spíše dynamickým než regulačním způsobem.
Rozlišují se mezi tvárnými a křehkými materiály a obecně platí velké množství známých zákonů mechaniky. Případ polymerů se od sebe liší, protože při pokojové teplotě můžeme mít různé skupenství hmoty, a proto různé platné zákony v závislosti na povaze polymeru. Ve skutečnosti lze při pokojové teplotě nebo při několika desítkách stupňů Celsia narazit na roztavený, kaučukový, skelný přechod , skelný nebo semikrystalický stav . To není případ kovů, které jsou do několika stovek stupňů poměrně stabilní. Abychom s dostatečnou jistotou studovali správné použití polymeru, nejprve zvažte dvě široké kategorie, do kterých jsou zahrnuty elastomery:
Pro technické použití (výpočet a fyzikální vlastnosti) se polymery klasifikují podle charakteristik jejich monomerů (primárních molekul polymeru):
Tato klasifikace se může zdát složitá, ale rozdíly v mikroskopickém měřítku jsou následující:
Materiál lze charakterizovat podle mnoha parametrů:
V lineárním režimu je napětí úměrné deformaci, faktorem proporcionality je například Youngův modul , známý E.
Zde jsou některé fyzikální vlastnosti materiálů:
Kromě této charakterizace vlastností materiálu, která vyžaduje poměrně těžké prostředky dostupné pouze ve výzkumných laboratořích, je často přiveden průmyslník ke kontrole shody materiálu s ohledem na specifikaci : jedná se o kontrolu kvality. Po obdržení produktu ( mechanické zkoušky , statické zkoušky, nedestruktivní zkoušky ).
Obecně je pro danou aplikaci pravděpodobné, že specifikacím bude vyhovovat několik materiálů nebo jejich kombinace. Konstruktér , inženýr , zahradní architekt nebo architekt se proto vyzývají, aby hledali optimální náklady / funkcí vykonávaných poměr.