Activité 2

Justifier des critères de sélection pour le choix de matériaux

Létude suivante va porter sur la justification des matériaux utilisés pour permettre aux véhicules de mieux résister aux chocs.

Dans la construction automobile, les alliages d’aluminium sont associés avec de l’acier comme sur la Cadillac CT6.

Dans le but d’alléger les véhicules, les fabricants utilisent les deux matériaux à des endroits spécifiques selon leurs caractéristiques.

Dans le cas de la Cadillac CT6, c’est une réduction de 90 kg qui est réalisé grâce aux alliages d’aluminium.

Cela représente au moins 5,3% de la masse de la voiture.

• Valider l’emploi de l’aluminium et de l’acier dans les zones identifiées ci-dessus.

Dans le cas des véhicules de compétition ou très haut de gamme, c’est la fibre de carbone qui est utilisée dans la construction du châssis.

• Comparez les caractéristiques de la fibre de carbone et de l’acier en complétant le tableau du document réponse.

• Que peut-on dire de ces différences ?

• Rechercher les critères qui peuvent être utilisés pour le choix d’un matériau résistant à la compression.

Vous allez maintenant justifier le choix de matériaux dans certaines utilisations de la structure de la modèle S (TESLA).

• Rechercher les critères qui peuvent être utilisés pour le choix d’un matériau du châssis.

95% du châssis de la modèle S (TESLA) est réalisée en aluminium magnésium 6063 :

• Ouvrir le logiciel CES Edupack et sélectionner le niveau 2. Aller dans le menus « Select » et dans « select from » sélectionner « univers des matériaux : Edu Niveau 2 ».

Ensuite cliquer sur « Graph » et dans la catégorie « masse volumique » sélectionner «la « rigidité » pour l’axe des x et la « la masse volumique maximale » pour l’axe des y.

Le graphe apparait faire afficher les familles de matériaux. Ce choix concerne la résistance globale du véhicule.

Puis remplacer la rigidité par la limite élastique et ensuite la limite élastique par l’allongement avant rupture afin de compléter le tableau du document réponse.

Vous allez maintenant justifier le choix de matériaux dans certaines utilisations de la structure de la modèle i3 de BMW.

A partir des fichier ci-dessous, répondre aux consignes.

Avantages - Technique _ chassis monocoque et carrosserie en fibre de carbone (CFRP)

Éléments concernés - BMW i3 _ essai de l'électrique premium

Type de matériau - Présentation_ BMW i3

• Dans le cas du choix des matériaux composites dans la constitution des éléments du châssis, Compléter le tableau du document réponse.

• Les résines qui structurent le matériau composite sont composées de 2 types de matériaux, Lesquels ?

• Quelle est la différence fondamentale entre ces deux matériaux?

• Valider le choix des critères de sélection (masse volumique et rigidité). Cherche-t-on à avoir des valeurs mini ou maxi pour chacune d’elle ?

Rechercher et justifier des choix de matériaux en fonction des différentes propriétés

Ouvrir le logiciel CES Edupack et sélectionner le niveau 2. Aller dans le menus « Select » et dans « select from » sélectionner « univers des matériaux : Edu Niveau 2 ».

Ensuite cliquer sur « Graph » et dans la catégorie « masse volumique » sélectionner «la « rigidité » pour l’axe des x et la « la masse volumique maximale » pour l’axe des y.

Le graphe apparait faire afficher les familles de matériaux. Ce choix concerne l’allègement global du véhicule.

Le diagramme d'Ashby est donné ci-dessous au cas où tu n'es pas CES Edupack:

• Citer les familles de matériaux qui valident ces deux propriétés ?

• Donner le nom de la famille de matériaux à laquelle appartiennent l’acier, l’aluminium et le magnésium. Peut-on les valider par rapport à ces deux propriétés ?

• Donner le nom de la famille de matériaux à laquelle appartiennent le verre et le carbone. Peut-on les valider par rapport à ces deux propriétés ?

• D’après le graphe nommer les familles de matériaux qui semblent répondre le mieux aux deux critères de sélections ?

• Valider alors l’utilisation de ces matériaux en complétant le tableau du document réponse.

• Relever dans CES Edupack les critères qui peuvent également être pris en compte dans le choix du matériau pour le châssis et la cellule et compléter le document réponse.

• Compléter le tableau dans le fichier « propriétés familles de matériaux.doc ».

Vous allez présenter à la classe, à la prochaine séance, les résultats de votre travail.

• Présenter sur 2 diapos maxi les propriétés des matériaux étudiés ainsi que la partie complétée du tableau « propriétés familles de matériaux ».