"résistance specifique" et choix du matériau
Bonjour.
Recherchant des infos sur les matériaux de construction des voiliers, je suis tombé sur un post de Bardal dans (www.hisse-et-oh.com[...]as-bien ) :
il n'y a pas trente six façons de juger un matériau: il faut prendre en compte
1- sa résistance spécifique (en kgf/mm2); celle de l'acier est d'environ 25, celle de l'alu 12, celle du stratifié ordinaire 10, celle du CP 5, celle du ferro 4..
2- sa densité: celle de l'acier 7,8, de l'alu 2,7, celle du stratifié 2, celle du CP 0,7, celle du ferro 2,8
3- le rapport résistance/densité, soit acier 3,57 , alu 4,44 , stratifié 5 , cp 7,1 et ferro 1,4
Intrigué je recherche la résistance spécifique et le Kgf. Je ne trouve pas grand chose, ou du moins ce n'est pas très explicite. Si je comprend bien, c'est la force exercé sur un mm² avant déformation à la compression? force exprimé en kilogramme-force (1 kgf = 9,806 65 N)
J'ai bon?
Ces critères sont insuffisants pour caractériser un matériau, il faut ajouter au minimum :
- le module de Young (module d'élasticité)
- le vieillissement du matériau dans le milieu considéré
- les procédés de mise en oeuvre et d'association avec d'autres matériaux
La densité du stratifié est plutôt aux alentours de 1.7, celle du CP okoumé de 0.5.
Les Kgf/mm² n'ont plus cours depuis un moment, on utilise plutôt des MPa et GPa (méga Pascal et giga Pascal, 1 Pascal = 1 N/m²) pour les limites d'élasticité et les modules de Young.
On ne comprend pas bien ce que tu cherches.
Si tu cherches les caractéristiques mécaniques, la résistance pour l' acier est calculée en traction pure. C'est la force exercée en Kgf par mm2 de section du barreau de métal utilisé. Cette force est appliquée en traction . Toutes le autres contraintes (flexion, compression, torsion, ...) ont un coefficient (en diminution) par rapport à la traction.
De plus, la résistance (par exemple 25Kgf/mm2) pour l'acier correspond à la résistance élastique. En-dessous de cette contrainte, l' acier reprend sa forme originale. Au-dessus , on entre dans le domaine plastique, c'est à dire que le matériau ne reprend pas sa forme initiale.
On va ainsi jusqu' à la résistance à la rupture (acier environ 41Kg/mm2).
Pour les calculs de résistance (pratique), on reste dans le domaine élastique.
Ceci dit , je ne pense pas que la densité d' un matériau soit une caractéristique pour sa résistance.
De plus , certains matériaux ont d' excellentes caractéristiques dans un domaine, et de très mauvaises dans d' autres. Par ex., le béton a d'excellentes caractéristiques en compression et de très mauvaises en traction. pour améliorer ses caractéristiques en traction, on lui adjoint de l'acier (des fers à béton) qui améliorent sensiblement ses capacités en traction. C'est la raison du béton armé. Pour les bateaux c'est le ferro-ciment. Le grillage et la structure acier améliorent les caractéristiques en traction en plus de faciliter la mise en oeuvre à la construction.
D'après les données du premier message, l'alu et le grp ont des limites élastiques similaires, 12 kg/mm2 poir l'alu et 10 pour le grp (à traduire en MPa pour les jeunes...).
Dans les critères retenus il manque à mon avis l'allongement à la rupture.
Voir ici, si la coque avait été en grp, la partie impactée aurait probablement cassé au lieu de se déformer :
www.hisse-et-oh.com[...]que-grp
Pour répondre à la question, sur un essai de traction d'eprouvette, on calcule la contrainte subie par le matériau en divisant la force de traction subie par la section de l'eprouvette. Force/surface=pression donc l'unité est le Pa (MPa en pratique)
Et on mesure en même temps l'allongement de l'éprouvette pour tracer cette courbe :
Toutes ces données peuvent être modifiées quand il y a des alliages ce qui est le cas la plupart du temps.
Le livre de JP Aubry, Structures et Constructions des Voiliers explique tout ça très bien. Difficile à trouver, hélas, car malgré son age, il reste bien interessant..
C'est très très court. Un matériaux a ses caractéristiques propres qui le rend apte ou inapte à la destination que l'on souhaite.
Ensuite sa mise en oeuvre est de la plus grande importance. Formage, assemblages ext permet beaucoup de choses.
Entrer dans certains détails ici n'a pas de sens dans la mesure où il faut acquérir une bonne base pour comprendre.
jj
Choisir un bateau en fonction de son matériau ?
- le bois pourrit
- l'acier rouille
- l'aluminium s'electrolyse
- le polyester s'osmose
Il me semble que le matériau parfait n'ait pas encore été trouvé.
Mais dans le choix d'un bateau, bien d'autres paramètres entrent en ligne de compte autre que la résistance, sauf programme bien spécifique.
AMTHA evidemment
Un peu de déterrage pour préciser un sens du mot "spécifique", car je crois que c'était une partie de la question initiale.
Spécifique veut dire "par unité"... Il manque "par unité de quoi" et c'est selon les cas. Quelques exemples que j'ai rencontrés :
- Masse spécifique : masse par unité de volume, autrement dit densité
- coût spécifique: coût par unité de longueur, de surface, de volume ou de masse, selon les cas (!)
- résistance spécifique : résistance mécanique par unité de surface (de la section), et ça rejoint ce qui a été dit: cela désigne a priori la valeur d'effort de tension par mm2 de section, qui mène
soit à de la déformation plastique (=permanente=non élastique), on appelle plutôt ça la limite élastique en cours de "résistance des matériaux"
soit à la rupture, on appelle ça la limite à rupture, la résistance mécanique ou encore la contrainte à rupture...
Bref, spécifique est un mot dont il faut quelquefois deviner le ssensexact
Et "résistance" est un peu ambigu aussi si on lit des livres un peu anciens, il me semble
Dimitri
Bonjour
Merci Dimitri pour ces précisions. Cependant tu prends le terme de spécifique dans son sens technique. Ce n'est pas le seul.
Si on prend l' étymologie du mot, spécifique veut dire : relatif à une espèce.
Kobaia parle de programme spécifique. Dans ce cas il s'agit d'un programme relatif à une (et pas plusieurs) donnée ou un objectif unique.
En réalité « spécifique » n’est pas, à proprement parler, un terme de physique….justement en raison de son imprécision.
On ne parle pas de masse spécifique pour les volumes, mais de masse volumique dont l’unité est le Kg/m3, et qui n’est pas la densité qui elle est un nombre sans dimension qui est le rapport entre la masse volumique du corps considéré et celle de l’eau.
Barlau, tu dis ça comme s'il n'y avait qu'un unique terme pour exprimer "masse volumique" et une unique unité.
J'ai déjà rencontré le terme "masse spécifique", il y a (où il y a eu) des auteurs pour l'exprimer ainsi. Autant être capable de le comprendre, même si c'est imprécis et désuet !
Les lois de la physique s’appliquent à tous et la terminologie ainsi que les unités utilisées permettent de les utiliser avec cohérence et compréhension universelle.