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Licence Sciences, Technologies, Santé
MENTION MÉCANIQUE

Analyse et simulations des mécanismes et structures (2A107)

Descriptif de l'Unité

Volumes horaires globaux : CM : 24h et TD/TP : 36h

Nombre de crédits : 6 ECTS

Parcours et Période : Mono-disciplinaire mécanique : S4 et Génie mécanique, électrique et énergétique : S4

Objectifs de l'Unité d'Enseignement

Cet enseignement propose une introduction aux calculs et à la simulation des mécanismes et des structures tels qu’ils se pratiquent dans les bureaux d’études (industries mécaniques, robotiques,...). Deux parties complémentaires sont proposées. L’une plus orientée sur la modélisation et le calcul cinématique, statique ou dynamique de systèmes industriels multi-corps présentant des cycles (chaînes cinématiques fermées de solides indéformables). L’autre plus orientée vers le calcul de structures formées de poutres curvilignes élastiques déformables (ossatures) et servant de bâtis ou d’architectures à la plupart des mécanismes ou produits industriels.

L’objectif essentiel de cet enseignement est de donner aux étudiants, à l’aide de logiciels spécifiques de CAO, une bonne capacité de simulation et de résolution numérique de problèmes industriels. Une approche analytique de base est néanmoins donnée pour faciliter une interprétation correcte des résultats et pour permettre de vérifier que les problèmes numériques sont bien posés et cohérents.

Contenu de l’Unité d’Enseignement

Partie modélisation et simulation des systèmes multi-corps (10h Cours – 20h TD/TP)

  • Rappels de cinématique et statique du corps rigide : Torseurs cinématiques et torseurs d’efforts – Cas des mouvements permis et des efforts transmissibles par les liaisons parfaites - Composition des mouvements - Vitesse de glissement et condition de roulement sans glissement - Principes fondamentaux – Cas particulier des mécanismes plans : centre Instantané de rotation, base et roulante.
  • Modélisation des mécanismes ou chaines cinématiques : Schéma cinématique, graphe topologique, nombre cyclomatique - Mobilité générale et mobilité cinématique d’un mécanisme - Notion d’hyperstatisme - Relations cinématique et statique d’entrée-sortie d’un mécanisme.
  • Dynamique des systèmes linéaires périodiques : modes et fréquences propres
  • Applications industrielles à l’aide de logiciels : selon le parcours de licence dans laquelle l’UE est enseignée, de nombreuses applications seront traitées soit sur MSC Adams (parcours général), soit sur SolidworksMotion et son complément Méca 3D (parcours à orientation professionnelle).

Partie calculs de structures (12h Cours – 18h TD/TP)

  • Définition de la Rdm (Résistance des matériaux) : Définition d’un milieu poutre et hypothèses de la Rdm - Exemples de structures élancées, treillis ou ossatures - Conditions aux limites : modélisation des liaisons et des chargements extérieurs - Définition et modélisation des efforts de cohésion - Divers types de sollicitations - Tracé des diagrammes d’efforts intérieurs.
  • Calcul des grandeurs de la Rdm : Notions de contraintes - Relations entre efforts de cohésion et contraintes - Modélisation des déformations - Calculs des déplacements - Application aux cas de sollicitations simples dans le cas de poutres rectilignes (traction-compression, flexion/modèle de Bernoulli, ...) - Concentrations de contraintes.
  • Vérification du dimensionnement (résistance/rigidité) : vue d’ensemble des essais et propriétés des matériaux - Critères de résistance – Vérification aux Etats Limites Ultimes (ELU) et aux Etats Limites de Service (ELS).
  • Simulations numériques : Conditions à respecter pour bien modéliser un problème à partir de logiciels (Rdm6-Ossatures, SolidWorks Simulation) - Résolution d’applications concrètes variées en ossatures planes ou spatiales - Exploitation et interprétation des résultats - Cette partie proposera un volet optimisation qui s'appuiera sur l'exploitation rationnelle des contraintes à satisfaire et des objectifs à atteindre (cahier des charges) en vue d'acquérir une méthodologie et des techniques modernes d'optimisation (indicateurs de volume, ...).

Pré-requis

Connaissances de bases des UE enseignées au S3 : « statique et dynamique des solides indéformables » du parcours général de L2 ou « Bases de mécanique des solides et des fluides » du parcours à orientation professionnelle.

Le contenu de cette UE pourrait avantageusement compléter l’apprentissage des logiciels de DAO/CAO enseignées au semestre S3 dans les UE « Conception et Design en mécanique » ou « Calculs Assistés par Ordinateur de systèmes mécaniques » mais ne nécessite pas d’avoir suivi ces UE.

Modalités de contrôle des Connaissances

Une note Ecrit/60 correspondant à un examen final évaluant à parts égales les deux parties enseignées. Une note de TP/40 correspondant à la moyenne à parts égales des contrôles de TP réalisés dans les deux parties enseignées.

Références bibliographiques

Simulation des mécanismes

  • Structure et cinématique des mécanismes (coll. Étude des mécanismes et des machines), ARAKELIAN Viguen, Ed. HERMES
  • Cinématique des Mécanisme, Gilbert Bals, Ed. Eyrolles

Analyse des structures

  • R. Boudet et P. Stephan, vous avez dit « Résistance des matériaux qu’en savez-vous ? », Ed. Cepadues,1998
  • M. Del-pedro et T. Gmur, Eléments de mécanique des structures, PPUR, 2001
  • W. A Nash, Strength of materails, Shaum’s outline series, Ed. Mc Graw-Hill
  • R. Parnes, Solid Mechanics in Engineering, Whilez, 2001,
  • Y. Debard (Notice Rdm le Mans – disponible en pdf sur le net)
  • Michael F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design 3ième édition, Ed. Eyrolles, 2005,
  • Michel Provost & Philippe De Kemmeter, Comment tout ça tient ?, Ed. Alice, 2011.

La fiche UE est disponible ici.

Tony Valier-Brasier - 20/11/15

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