Méthodes de choix

2. Méthodes de choix d'un matériau

Les méthodes de choix sont basés sur l'utilisation de bases de données qui associent les matériaux et les procédés. Pour réaliser le choix de ces milliers de références, on utilise les critères définis en conception ou identifiés dans le cahier des charges. Plusieurs méthodes sont alors possibles suivant les informations dont on dispose et le degré d'optimisation souhaitée :

•    Sélection basée sur les propriétés : possibilité de faire un choix direct, de poser des limites ou d'effectuer des comparaisons.
•    Sélection par comparaison des indices de performance.
•    Sélection multi-contraintes et multi-objectifs.

Ces méthodes peuvent être utilisées simultanément dans un même choix de matériau.

Sélection à partir des diagrammes de propriétés

Cette méthode consiste à rechercher les matériaux répondant aux critères choisis suivant trois types de sélection :

•   Par choix direct : on sélectionne par exemple uniquement les matériaux usinables ou uniquement les matériaux ferreux.
•    En posant des limites : on sélectionne les matériaux dont une propriété, par exemple le dureté, est supérieure à une valeur spécifiée.
•   Par comparaison : on génère un diagramme d'une propriété en fonction d'une autre. On peut ensuite sélectionner graphiquement les meilleurs compromis.

Ce type de diagramme, basé uniquement sur les propriétés intrinsèques des matériaux, ne permet pas un choix pertinent car la fonction et les objectifs ne sont pas pris en compte.

Sélection avec indice de performance

Pour optimiser le choix du matériau, il est nécessaire de déterminer les performances recherchées, qui se traduiront par une combinaison des propriétés du matériau.

Par exemple, il est possible d'exprimer la performance d'un matériau par le rapport entre sa limite de résistance élastique et sa masse (Re/M).

Pour établir un indice de performance, il est nécessaire de définir la fonction du composant, l'objectif et les contraintes de conception. Ces dernières peuvent se traduire par les propriétés des matériaux selon les sollicitations du composant. L'indice de performance sera une relation fonction de ces paramètres.

Cet indice de performance apparaît sur les diagrammes de propriétés sous la forme d'une droite.

Les matériaux situés sur cette droite ont la même performance, les matériaux au dessus sont les meilleurs et ceux situés en dessous sont les moins bons.

Sélection multi-contrainte et multi-objectif

L'exemple précédent permet d'optimiser le choix du matériau avec un objectif et une contrainte, mais la sélection peut être beaucoup moins complexe.  En effet, généralement pour un même objectif de conception (minimiser les coûts, la masse, les impacts environnementaux), il est nécessaire de considérer plusieurs contraintes. Ce type d'étude, multi-contraintes, peut être mené en effectuant antant d'études qu'il y a de contraintes et en conservant les matériaux communs. Il est possible également d'avoir à traiter plusieurs objectifs de conception silmultanément.

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