M2 Formation à l'Enseignement Supérieur en Mécanique - FESup Mécanique

• Mécanique des milieux continus niveau M1 ; 
• Bases de mécanique générale niveau L3.

• Mécanique des solides indéformables (CM : 18h, TD : 18h)
  • Torseurs 
    • Champs antisymétriques, équiprojectifs et torseurs ; 
    • Propriétés des torseurs (axe central, automoment, glisseur, couple ...) ; 
    • Opérations sur les torseurs ; 
    • Espace vectoriel des torseurs ; 
    • Sous espace vectoriel des torseurs réciproques ;
  • Cinématique
    • Dérivation vectorielle ; 
    • Cinématique du point (postion, vitesse, accélération et compostion) ;
    • Cinématique du solide rigide (équiprojectivité, torseur cinématique) ; 
    • Contact entre solides (normale au contact compatible avec un mouvement, liaisons normalisées, repérage et paramétrage) ;
  • Transmission de mouvement et hyperstatisme
    • Choix d'un repérage et paramétrage dans un cycle élémentaire ; 
    • Fermeture géométrique et cinématique ;
    • Effet d'un défaut de positon relative entre repères d'un solide ; 
    • Formule d'hyperstatisme ; 
    • Identification de l'hyperstatisme par les torseurs réciproques ;
  • Dynamique
    • Masse et centre d'inertie ; 
    • Produits d'inertie et matrice d'inertie d'un solide ; 
    • Torseurs cinétique et dynamique ; 
    • Lois de Newton ; 
    • Principe fondamental de la dynamique ;
• Mécanique des milieux continus solides et fluides (CM : 18h, TD : 18h)
  • Mécanique des milieux continus
    • Cinématique des milieux continus ; 
    • Modélisation des efforts intérieurs ; 
    • Équations d’équilibre ;
    • Modélisation du comportement ;
    • Manipulation pratique des opérateurs ;
  • Formulation et résolution d’un problème d’élasticité linéaire
    • Formulation d’un problème ; 
    • Remarque sur quelques cas particuliers ;
    • Approches directes ; 
    • Approche variationnelle ;  
    • Erreur en relation de comportement ;
    • Théorèmes de l’énergie ; 
    • Critères de dimensionnement ;
  • Théorie des poutres
    • Notations et rappels sur la géométrie des courbes ; 
    • Statique des poutres ; 
    • Cinématique des poutres ; 
    • Construction des relations de comportement poutres à partir du comportement 3D dans quelques cas simples ; 
    • Reformulation des équations d’équilibre ;
    • Reformulation des théorèmes de l’énergie ; 
    • Théorie d’Euler Bernoulli ; 
    • Méthodes de résolution ;
  • Méthode des éléments finis
    • Introduction de l’idée sur un calcul de treillis de poutres ; 
    • Méthode de Galerkin en se plaçant dans un espace de dimension finie ; 
    • Méthode des éléments finis comme approche systématique ; 
    • Construction des opérateurs élémentaires, assemblage, résolution dans des cas simples 1D
• TP de Mécanique (CM : h, TD : h, TP : 16h, BE : h)
  • Travaux pratiques de mise en applications des concepts vus en cours et en travaux dirigés.

• Mécanique des solides indéformables : 
  • Savoir déterminer les torseurs cinématiques et statiques d’un système mécanique ; 
  • Identifier et modéliser les liaisons et contacts entre solides rigides ; 
  • Appliquer le principe fondamental de la dynamique à un système de solides en interaction ; 
  • Évaluer le degré d’hyperstatisme d’un mécanisme à l’aide des torseurs réciproques ;
• Mécanique des milieux continus ; 
  • Être capable de décrire et modéliser un champ de déformation et de contrainte dans un milieu continu ; 
  • Formuler et résoudre un problème d’élasticité linéaire par approche directe ou variationnelle ; 
  • Utiliser les théorèmes de l’énergie pour analyser et valider des solutions mécaniques ; 
  • Relier la modélisation 3D du comportement mécanique à des modèles simplifiés (poutres, plaques) ; 
  • Choisir et appliquer une formulation éléments finis adaptée à un problème de mécanique linéaire.

J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique 
J.-C. Bone, J. Morel, M. Boucher, Mécanique générale, Editions Dunod 
M.Fayet, Simulation des mécanismes, Techniques de l'ingénieur, AF 5050, 5051, 5052, 5053

• Connaissances en mathématique équivalentes à un L2 notamment en analyse (calcul différentiel, convergence de fonction ...).
• Connaissances en physique et plus particulièrement en électricité (loi d'Ohm, loi des nœuds, loi des mailles, ...) et compréhension générale des phénomènes électromécaniques.
• Bonnes connaissances sur la résolution des équations différentielles. 
• Connaissances de la transformée de Fourier.

• Automatique continue (CM : 12h, TD : 4h, TP : 16h, BE : 8h)
  • Modélisation et identification de systèmes mécaniques à partir d’équations différentielles ; 
  • Analyse fréquentielle et temporelle ; 
  • Stabilité et critères de performance ; 
  • Conception, réglage et validation de correcteurs P, PI, PID ; 
  • Simulation et expérimentation sur systèmes didactiques et modèles Simulink ; 
• Réseaux électriques, Machines électriques (CM : 6h, TD : 6h)
  • Bases des réseaux triphasés et mesures électriques ; 
  • Étude des principaux systèmes de conversion : alternateurs, transformateurs, hacheurs, machines à courant continu et asynchrones ; 
• Automates (TP : 8h)
  • Compléments technologiques sur les automates.

Ce module introduit les fondements de l’automatique continue pour les systèmes mécaniques et de l’électrotechnique appliquée aux machines électriques. 

L’étudiant apprend à :

• Modéliser, analyser et identifier un système à partir de son comportement dynamique ; 
• Évaluer la stabilité et les performances d’un système asservi ;
• Concevoir et régler des correcteurs continus (P, PI, PID, ...) ; 
• Proposer, implémenter, simuler des modèles d'asservissement continu sur MATLAB/Simulink et les relier à des systèmes réels ; 
• Comprendre la structure et le fonctionnement des machines et réseaux électriques.

Les cours alternent entre rappels théoriques, exercices d’application et démonstrations. Les travaux dirigés (TD) permettent de mettre en œuvre les notions abordées en cours à travers des exercices complets, suivant une démarche d’ingénierie comprenant l’analyse du cahier des charges, la modélisation et la vérification des performances. Les travaux pratiques (TP) et les bureaux d’étude (BE) permettent de modéliser et de simuler des systèmes, ainsi que de réaliser la mise en œuvre expérimentale de correcteurs continus.

• Modéliser un système asservi en temps continu ; 
• Concevoir et régler un correcteur pour un asservissement ; 
• Évaluer la stabilité et la précision d’un système bouclé ;
• Relier expérimentation et simulation sous MATLAB/Simulink ;
• Comprendre le fonctionnement des réseaux et machines électriques.

• Automatique: systèmes linéaires, non linéaires, à temps continu, à temps discret, représentations d'état, Yves Granjon, Dunod, 2021
• Automatique des systèmes mécaniques, Olivier Le Gallo, Dunod, 2009
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)

• Bases de mécanique générale (étude de mécanismes, cinématique, dynamique, actions mécaniques) ; 
• Bases de mécanique des milieux continus ; 
• Bases de sciences des matériaux ; 
• Modélisation mécanique d'un système réel (modèles 1D, 2D, 3D de systèmes déformables) ; 
• Outils graphiques (maitrise des schémas cinématiques, bases de lecture de plans, lecture de cartographies issues de simulations numériques ...) ; 
• Mise en donnée d'un problème mécanique et méthodes de résolution.

• Bureaux d'études (BE : 32h)
• Engrenages, roulements (CM : 10h, TD : 4h)
• Lecture de spécifications dimensionnelles et géométriques, cotation fonctionnelle (CM : 8h, BE : 4h)
• Les thématiques abordées sont : 
  • Dimensionnements de solutions d'assemblages (BE) ; 
  • Transmissions de puissance mécanique par adhérence et par obstacles (BE et cours dédié à l'étude des engrenages) ; 
  • Transmission de puissance hydraulique (BE)  
  • Transformation de mouvement (BE) ;
  • Guidages en rotation et translations (cours dédié à l'étude des roulements et BE) ; 
  • Solides en rotation : notamment actions mécaniques de cohésion sous centrifugation et vibrations des arbres en flexion (BE) ; 
  • Traitements thermiques et contraintes résiduelles (BE) ; 
  • Charges alternées et critères de fatigue (BE) ; 
  • Lecture et écriture de spécifications dimensionnelles et géométriques.

Cette UE apporte un bagage technique sous forme d'un panorama de solutions constructives appuyées des besoins techniques spécifiés.
Les apports technologiques sont étoffés d'analyses mécaniques fines en termes de conception et de calculs de dimensionnements.

L'UE permet de parcourir différents aspects de la construction mécanique, à partir des spécifications fonctionnelles attendues : 

• pour une partie de l'UE (Bureaux d'études) l'apport de connaissances se fait à partir de l'étude de systèmes réels ; 
• pour une autre partie de l'UE, l'apport de connaissances se fait en amont (CM) de la mise en oeuvre des contenus sur des  systèmes réels (TDs et BEs).

Ces deux formats pédagogiques ne sont pas séquencés, la mise en oeuvre des aspects vus en cours pouvant se faire à la fois dans des TDs spécifiques ou via l'analyse de systèmes étudiés en Bureaux d'études.

Une partie des apports de connaissance ne se fait que dans les activités de type Bureau d'études.

• Analyser, concevoir ou re-concevoir, dimensionner une solution constructive en intégrant les aspects multiphysiques des enjeux de conception ; 
• Tracer des schémas technologiques et dessins d'intention de conception ; 
• Lire écrire et quantifier des spécifications géométriques.

• Guide des sciences et technologies industrielles,  Jean-Louis Fanchon
• Guide du dessinateur industriel,   André Chevalier 
• Les techniques de l'ingénieur dossier complet Réf : B636 v2 : Engrenages , Georges HENRIOT
• Les techniques de l'ingénieur dossier complet  Réf : BM5370 v1 : Roulements - Les différents types et montages, Michel MORET, Pascal GUAY
• Construction mécanique, Transmission de puissance Tome 1, Principes et Ecoconception, Francis Esnault Pierre Agati Dunod 2009
• Construction mécanique Transmission de puissance Tome 2, Applications, Francis Esnault Dunod 2009
• Construction mécanique Transmission de puissance, Tome 3 Applications, Francis Esnault Dunod 2009
• PRECIS DE CONSTRUCTION MECANIQUE Tome 1, Projet études, composants, normalisation, Robert Quatremer, Jean-Pierre Trotignon, M Dejans, H Lehu Nathan 2006
• PRECIS DE CONSTRUCTION MECANIQUE Tome 3, Projets calculs, Dimensionnement, Normalisation D Sacquepey, D Spenlé, M Dejans, H Lehu Nathan 1997
• Les roulements, description, théorie, applications, A.Palmgren, SKF
• Systèmes mécaniques, Théorie et dimensionnement, M.Aublin, Dunod
• Cotation tridimensionnelle des systèmes mécaniques, André CLEMENT, Alain RIVIERE, Michel TEMMERMAN, PYC EDITION 1994, ISBN 2-85330-132-X
• Méthode de cotation fonctionnelle, BERNARD ANSELMETTI

• Connaissance de base sur les matériaux métalliques ; 
• Sciences des matériaux : diagrammes d'équilibre, diffusion, structures cristallines, dislocations ; 
• Mécanique des matériaux : notions de plasticité (limite élastique et écrouissage) ;
• Connaissance de base sur les procédés de mise en forme ; 
• Connaissance de base sur les procédés d'usinage et de fabrication.

• Métallurgie  (CM : 2h, TP : 4h)
• Plasturgie (CM : 2h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés de fabrication, principes physiques, domaines d'application, performances, défauts récurrents ; 
  • Relations produit procédé (règles de tracé) ; 
  • Mise en œuvre des procédés sur presse à injecter et par simulation ; 
• Fonderie (CM : 2h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés de fonderie, principes physiques, domaines d'application, performances, défauts récurrents ; 
  • Relations produit procédé (règles de tracé) ;
  • Mise en œuvre des procédés de fonderie sable et coquille ; 
  • Qualité, cadences ; 
  • Défauts de fonderie ; 
• Emboutissage /Forge (CM : 2h, TP : 4h)
• Soudage (CM : 2h, TP : 4h)
  • Procédés d’assemblage permanent par soudage ; 
  • Nature et type de la liaison ; 
  • Principe physique associé au procédé ; 
  • Etude des phénomènes physiques et métallurgiques (déformations, phénomènes thermiques, Zone Affectée Thermiquement) ;  
  • Principe des outillages ; 
  • Limites et performances (matériaux, formes et précisions réalisables) ; 
  • Incidences sur le matériau, sur les procédés de transformation et de traitement ultérieurs éventuels ; 
  • Mise en œuvre de méthodes (paramètres de réglages, gaz, etc), techniques et limites d’utilisation (tolérances dimensionnelles et géométriques) ; 
  • Organisation du poste de travail : sécurité, qualité, temps, etc ; 
  • Moyens de contrôle de la qualité de la soudure et du cordon ; 
• Fabrication additive (CM : 2h, TP : 4h)
• Usinage (CM : 4h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés d’usinage (outil coupant, abrasion), principes physiques, domaines d'application, performances ; 
  • Relations produit procédé : cinématique machine, géométrie des outils et géométrie pièce ; 
  • Structure des machines-outils à commande numérique, notion d'axes, chaîne vectorielle ; 
  • Travaux pratiques sur machines conventionnelles et à commande numérique ; 
• Bureau des méthodes (BE : 12h)
  • Conception d’un processus de fabrication multi-procédés (obtention de brut, usinage, traitement thermique et super finition) pour la fabrication d’une pièce donnée (géométrie, matériau, tolérances géométriques et dimensionnelles, performance mécanique) dans un contexte technico-économique donné (taille de la série, matériels à disposition) ; 
• Métrologie (CM : 2h, TP : 4h, BE : 4h)

Ce module a pour objectif d'étudier les moyens, les procédés et les processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau.

Le but des séances de TP est de présenter aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un procéder de production et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.

Étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés tels que la fonderie, la plasturgie, la mise en forme par déformation plastiques ou l’usinage.
Définition des concepts de base pour l’élaboration des outillages (moules, matrices, portes pièces, etc.) et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production simple.

Présence de séquences d'application des éléments de cours à travers travaux pratiques et bureaux d'études. Pour chaque thématique, plusieurs travaux pratiques sur des moyens industriels sont proposés.

• Formuler et résoudre en autonomie un problème d'industrialisation ; 
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise ; 
• Concevoir et optimiser une solution scientifique et/ou technologique pour un problème d'industrialisation ; 
• Transmettre à l'écrit ou à l'oral de manière claire, synthétique, pédagogique des idées scientifiquement argumentées, interprétées et discutées en vue de leur valorisation et exploitation par la communauté scientifique ; 
• Optimiser la relation « produit (fonction et géométrie) - matériau - procédé - coût » ; 
• Etudier les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Mobiliser les concepts et connaissances théoriques ou pratiques pour comprendre un problème et le résoudre ; 
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise : choix justifié d'outils existants ou réalisation ad hoc d'outils spécifiques et analyse critique des résultats.

• Métallurgie Du minerai au matériau, Yves Bréchet, Alain Vignes, Jean Philibert, Pierre Combrade, André Michel, Jacques Bernard, Dunod, 2013
• Précis de Métallurgie - Élaboration, structures-propriétés, normalisation, J. Barralis, G. Maeder, Nathan, 2024
• L'emboutissage des aciers, Alain Col, Dunod, 2010
• Aide-mémoire - Fonderie - Dunod - Gilles Dour
• Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Les fondamentaux de la mécanique du solide (cinématique, dynamique, statique) et de résistance des matériaux (RDM) (contraintes, déformations, dimensionnement des pièces) ;
• Une compréhension des principaux procédés de fabrication (usinage, forgeage, moulage, etc.).

• Présentation des pratiques pédagogiques en Sciences de l'ingénieur et des filières de formation (CM : 8h)
• Construction de séquences pédagogiques (32h de TP) :
  • Thème 1 : Mécanique post-bac (TP : 12h)
  • Thème 2 : Résistance des matériaux   post-bac(TP : 12h)
  • Thème 3 : Asservissements (TP : 8h)
  • Thème 4 : Produit-Procédé-Matériau (TP : 8h)

Ce module a pour objectif de développer les compétences didactiques et méthodologiques nécessaires à la conception de séquences pédagogiques en Sciences de l’Ingénieur.

Le module débute par des apports théoriques et pratiques sur les notions clés de la didactique et sur les stratégies d’activation destinées à susciter l’intérêt et l’engagement des apprenants.
Le module offre tout au long du semestre l’occasion de varier les expériences d’apprentissage : les étudiants explorent différents référentiels post-bac et expérimentent plusieurs démarches pédagogiques adaptées à divers contextes d’enseignement. Des séances de TP permettent individuellement aux étudiants de concevoir et de présenter une séquence pédagogique à partir d’un référentiel donné. Ces propositions font ensuite l’objet d’une analyse collective et d’échanges constructifs. Ces séances permettent aux étudiants de consolider leur maîtrise méthodologique et d’élargir leur champ de compétences dans la conception et l’animation de séquences d’enseignement.

A l'issue du module, à partir d’un sujet imposé, de ressources pédagogiques, les étudiants sont capables :

• D’identifier des objectifs pédagogiques ; 
• De concevoir et d’organiser une séquence de formation ; 
• D’évaluer des élèves sur la séquence proposée ; 
• De présenter un exposé.

• Bases de techniques expérimentales, technologie des capteurs, bases de mécanique des solides rigides et déformables, bases d’automatique et asservissements, bases sur les procédés de fabrication par enlèvement de matière ;
• Notion sur la construction de séquences et les pratiques didactiques en science de l'ingénieur.

• Capteurs (CM : 4h)
• Plans d'expériences (CM : 4h)
• TP de mécanique (TP : 16h)
• TP d'industralisation (TP : 16h)
• Evaluation formative du module (TP : 6h)

Ce module a pour objectif de former les étudiants à concevoir, mettre en œuvre et exploiter une démarche expérimentale pour résoudre des problématiques techniques ou scientifiques, et à en assurer la transposition pédagogique en construisant des séquences d’apprentissage fondées sur l’expérimentation.

Les travaux pratiques sont une part importante du module. Organisés en séries de quatre semaines, ils combinent :

• trois séances de manipulation sur des systèmes pluritechniques variés ;
• une séance de restitution collective, dédiée à l’analyse critique des résultats, à la mise en commun des observations et à la réflexion sur leur exploitation pédagogique ;

Deux grands axes thématiques structurent le module :

• Mécanique : mise en œuvre et modélisation de systèmes pluritechniques à dominante mécanique ;
• Procédés : étude et optimisation des procédés d’obtention, notamment par enlèvement de matière, intégrant les aspects de contrôle, qualité et performance.

À partir de ces activités expérimentales, les étudiants conçoivent et structurent des séquences pédagogiques complètes. Ils apprennent à définir des objectifs d’apprentissage, à sélectionner des activités pertinentes, à élaborer des supports et des modalités d’évaluation adaptées. Cette démarche favorise la mobilisation des principes de l’apprentissage par les travaux pratiques.
Des cours sont proposés de façon à apporter des connaissances complémentaires nécessaires à la réalisation des activités expérimentales.

• Être capable de définir une problématique technique ou scientifique, de concevoir un protocole expérimental adapté et d’en exploiter les résultats pour en tirer des conclusions pertinentes.
• Savoir manipuler, modéliser et évaluer des systèmes à dominante mécanique ou des procédés d’obtention, en intégrant les notions de contrôle, de qualité et de performance.
• Être en mesure de concevoir une séquence d’apprentissage fondée sur l’expérimentation : définir des objectifs pédagogiques, choisir des activités pertinentes, élaborer des supports et proposer des modalités d’évaluation adaptées.

• Systèmes mécaniques : théorie et dimensionnement. M. Aublin, R. Boncompain, M. Boulaton, D. Caron, E. Jeay, B. Lacage et J. Réa, Dunod, Paris, 1992. 
• Mécanique du solide. P. Agati, Y. Brémont, G. Delville, Dunod, Paris, 1996. 
• Construction mécanique Transmission de puissance 1. Principes. F. Esnault, Dunod, Paris, 1994. 
  Mécanique Appliquée, P. Agati et N. Mattera, Dunod, Paris, 1996. 
• Les systèmes de transmission de puissance: systèmes mécaniques et hydrauliques, S. Calloch. J.Y. Cognard, D. Dureisseix, D. Marquis, Lavoisier, Hermès, 2003
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)

Avoir suivi le module Sciences mécaniques du premier semestre

• Mécanique des solides indéformables (CM : 10h, TD : 10h)
  • Principe des puissances virtuelles ; 
  • Théorème de l'énergie cinétique ; 
  • Énergie cinétique d'un ensemble de solides ;
  • Énergie potentielle ; 
  • Puissance et travail d'une action mécanique ;
  • Équations de Lagrange et multiplicateurs de Lagrange ; 
  • Stabilité, petits mouvements autours d'une position d'équilibre.
• Mécanique des milieux continus solides et fluides (CM : 10h, TD : 10h)
  • Elasto-dynamique
    • Retour sur la formulation d’un problème d’élasticité linéaire mais en dynamique.
    • Équation de Navier et résolution directe ; 
    • Introduction de l’approche modale ; 
    • Modes propres et leurs propriétés, quotient de Rayleigh ;
  • Généralités sur les fluides ; 
    • Retour sur la description du mouvement et précisions sur la description eulérienne et les calculs de dérivées ; 
    • Système fermé, ouvert, volume de contrôle ;
    • Équation de conservation de la masse et théorème de Reynolds, fluide incompressible ; 
    • Équation de conservation de la quantité de mouvement ; 
    • Bilans d’énergie ;
  • Modèles de fluides
    • Expérience de Newton, notion de viscosité ; 
    • Modèle newtonien ; 
    • Fluides parfaits ou non visqueux ; 
    • Modèles de Navier-Stokes et cas particuliers en fonctions des hypothèses notamment en introduisant le nombre de Reynolds ; 
    • Exemple de résolution pour quelques écoulements de fluides réels incompressibles.
• Thermique, Thermodynamique (TD : 14h)
  • Conduction/convection ; 
  • Premier et second principes ; 
  • Systèmes ouverts et fermés ;
  • Machines thermiques, moteurs, rendement.

• Mécanique des solides indéformables
  • Mettre en œuvre le théorème de l’énergie cinétique pour l’analyse des systèmes mécaniques complexes ; 
  • Mettre en œuvre les équations de Lagrange, avec ou sans multiplicateurs, et les appliquer à des systèmes mécaniques ; 
  • Analyser la stabilité d’une position d’équilibre et les petits mouvements autour de cette position ;
• Mécanique des milieux continus solides et fluides
  • Être capable de formuler un problème d’élasticité linéaire en dynamique ; 
  • Identifier et calculer les modes propres d’un solide et interpréter les fréquences propres du système ; 
  • Décrire le mouvement d’un fluide à l’aide des formulations eulérienne et lagrangienne ; 
  • Mettre en œuvre les équations de conservation dans différents cadres ; 
  • Formuler et exploiter les équations de Navier–Stokes pour des écoulements newtoniens simples ; 
  • Identifier les régimes d’écoulement à partir du nombre de Reynolds et des hypothèses de modélisation ;
• Thermique, Thermodynamique
  • Comprendre et appliquer les principes fondamentaux de la thermodynamique (premier et second principes) ; 
  • Analyser le fonctionnement et le rendement des machines thermiques et moteurs ; 
  • Évaluer les performances énergétiques d’un système à partir de bilans et de cycles thermodynamiques ; 
  • Identifier et modéliser les modes de transfert thermique : conduction, convection.

J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique 
J.-C. Bone, J. Morel, M. Boucher, Mécanique générale, Editions Dunod 
M.Fayet, Simulation des mécanismes, Techniques de l'ingénieur, AF 5050, 5051, 5052, 5053
Roger Ouziaux, Jean Perrier, Mécanique des fluides appliquée, Collection Sciences Sup, Dunod 2004 
Patrick Bénéteau, Francis Esnault, Hydrostatique, Tome 1, transmission de puissance, cours et applications, Ellipses
Patrick Bénéteau, Francis Esnault, Hydrostatique. Tome 2, hydrodynamique, transmission de puissance, cours et applications, Ellipses

Avoir suivi le module d'automatique continue du semestre 3.

• Lois de commande numériques et représentation d’état (CM : 6h, TD : 6h, BE : 4h)
  • Rappels sur la discrétisation et la modélisation d’un système échantillonné ; 
  • Conception et réglage de correcteurs numériques à partir de modèles continus ; 
  • Représentation d’état : commandabilité, observabilité, prédictabilité.
• Automate programmable et réseaux industriels (TP : 4h, BE : 8h)
  • Introduction aux architectures et langages d’automates programmables ;
  • Communication entre systèmes : bus de terrain, protocoles (Modbus, CAN, Ethernet industriel).

L’objectif global est d’acquérir une vision complète de la chaîne de commande et d'asservissement, depuis la modélisation jusqu’à la mise en œuvre matérielle. Ce module prolonge l’étude de l’automatique continue du premier semestre en abordant les systèmes de contrôle-commande numériques. L’étudiant apprend à :

• modéliser et simuler des systèmes échantillonnés ; 
• concevoir des lois de commande numériques à partir de modèles continus ; 
• mettre en œuvre ces commandes sur des cartes microcontrôleurs ou automates programmables ;
• comprendre les principes de communication entre systèmes via les réseaux industriels.

Le module alterne cours, TD, TP et bureaux d’étude pour lier théorie et expérimentation.
Les cours et TD approfondissent l’analyse et la synthèse des systèmes automatiques à temps discret, tandis que les bureaux d’étude permettent d’implémenter des lois de commande numériques sur carte type Arduino ou automate programmable à partir de modèles développés sous MATLAB/Simulink. Les travaux pratiques sont centrés sur les réseaux industriels et la communication entre systèmes, afin de relier commande, architecture matérielle et échange de données.

• Modéliser et analyser un système à temps discret ; 
• Concevoir et implémenter un correcteur numérique ; 
• Exploiter les représentations d’état pour la commande et l’observation ; 
• Mettre en œuvre une commande sur microcontrôleur ou automate programmable ; 
• Configurer une communication entre systèmes automatisés via un réseau industriel.

UE de sciences mécaniques du S3 et du S4.

• Retour sur la recherche de solution approchée : méthode des éléments finis (2h CM + 2h TD)
  • Recherche d’une solution approchée (retour sur le PPV et les théorèmes de l’énergie, retour sur les idées générales développées pour les EDP et leur « vision » dans le domaine de la mécanique, rappel Lax-Milgram et équivalence résolution formulation variationnelle et minimisation d’une fonctionnelle)
• Retour sur Elasto-dynamique (2h CM + 2h TD)
  • Utilisation pratique de l'approche modale pour rechercher la solution d'un problème de dynamique 
  • Exemples (en continu et recherche de solution approchée avec les éléments finis)
• Introduction aux non linéarités : flambage des poutres droites (4h CM + 4h TD)
  • Position du problème
  • Théorie d’Euler (calcul de charge critique dans différents cas de conditions aux limites)
  • Modélisation du défaut initial d’une poutre par l’existence d’une pré-courbure
• Approximation de Reynolds ou théorie de la lubrification hydrodynamique (2h CM + 6h TD)
  • Objectif : montrer qu’on peut bâtir des théories simplifiées en tenant compte des particularités dimensionnelles de l’écoulement
  • Analyse d’ordre de grandeurs des termes dans les équations de conservation
  • Simplification des équations dans le cas d’un écoulement entre deux plans rapprochés, construction du problème de Reynolds (et analogie avec la théorie des plaques), analyse du coût de résolution
  • Simplification des équations dans le cas d’un écoulement dans une canalisation de faible diamètre, construction du problème de Reynolds (et analogie avec la théorie des poutres), analyse du coût de résolution

L’UE Sciences mécaniques – renforcement approfondit la mécanique des milieux solides et fluides à travers l’étude des solutions approchées (méthode des éléments finis), de l’élasto-dynamique et des non-linéarités (flambage des poutres). Elle introduit également la théorie de la lubrification hydrodynamique via l’approximation de Reynolds et la simplification des équations de conservation. L’ensemble vise à consolider la compréhension des méthodes analytiques et numériques appliquées à la modélisation mécanique.

L'UE est organisée sous la forme de cours magistraux et de travaux dirigés permettant de mettre en œuvre les différentes notions.

• Etre capable de résoudre de façon approchée, sur des structures continues, un problème de mécanique des milieux continus, à partir de méthodes énergétiques ; 
• Etre capable de résoudre de façon approchée, sur des structures continues ou discrètes, un problème d'élastodynamique en exploitant une base modale préalablement calculée ; 
• Etre capable de poser un problème de flambage et de déterminer analytiquement les charges critiques pour différents jeux de conditions aux limites dans le cas des structures poutres ; 
• Etre capable de simplifier et résoudre un problème de mécanique des fluides en posant judicieusement les hypothèses pertinentes.

• J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique
• P. Chassaing, Mécanique des fluides, éléments d'un premier parcours, Cépaduès, 2000.

• Module de conception réalisé au S3 ; 
• Bases en simulation par éléments finis (modélisation massive, poutre, statique, vibrations) ;
• Bases de Matlab, Matlab Simulink-Simscape.

Le module est principalement basé sur l'étude approfondie de systèmes mécaniques industriels réels sur la base de plans ou de maquettes numériques (BE : 40h). L'analyse des solutions constructives employées permettra l'acquisition progressive d'une culture technique. A chaque fois, le système étudié sera décortiqué, analysé, et des modèles de comportement seront proposés afin de valider ses performances ou de proposer des évolutions techniques cohérentes. Les modèles proposés pourront être analytiques, comme dans le module de "Conception" présent au premier semestre, mais il seront complétés par des modélisations numériques souvent plus fines (éléments finis, dynamique des solides rigides), et permettant d'approfondir la réflexion. 

En parallèles des bureaux d'études, le cours de démarche de conception (CM : 4h) rappelle les objectifs et les méthodes de conception d'un produit (élaboration de cahier des charges, expression des exigences, analyse des risques).

A l'issue de ce module, les élèves seront capables : 

• de concevoir ou re-concevoir un système mécanique simple en réponse à un cahier des charges, ou à une évolution de celui-ci, et d'en réaliser une maquette numérique ; 
  - de proposer des modèles éléments finis adaptés au dimensionnement de pièces massives ou élancées, ou d'assemblage de pièces, en réponse à une problématique technique donnée en bureau d'études, dans un cadre statique ou vibratoire ; 
• de proposer un modèle de systèmes physiques, à dominante mécanique en lien avec une problématique technique donnée en bureau d'études.

Le module sera réalisé très largement sur la base de séances de bureaux d'études, essentiellement numériques.

• Concevoir, dimensionner et optimiser un système mécanique
  Réaliser un modèle géométrique (CAO) robuste d'un système mécanique ;
• Modéliser un problème de dimensionnement mécanique dans le cadre d'un logiciel éléments finis ; 
• Modéliser un système à dominante mécanique dans un logiciel de simulation dynamique multicorps ;
• Optimiser une solution technique à partir de résultats analytiques et numériques.

• Systèmes mécaniques : théorie et dimensionnement. M. Aublin, R. Boncompain, M. Boulaton, D. Caron, E. Jeay, B. Lacage et J. Réa, Dunod, Paris, 1992. 
• Construction mécanique Transmission de puissance 1. Principes. F. Esnault, Dunod, Paris, 1994. 
• Les systèmes de transmission de puissance: systèmes mécaniques et hydrauliques, S. Calloch. J.Y. Cognard, D. Dureisseix, D. Marquis, Lavoisier, Hermès, 2003
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)
• Auto-formation à CATIA V5 - Cours de licence 3 double diplôme SPI - ENS Paris-Saclay, Université Paris-Saclay.

• Avoir suivi une formation de niveau M1 en industrialisation ou fabrication mécanique ; 
• Connaissances approfondies sur les matériaux métalliques ; 
• Sciences des matériaux : diagrammes d'équilibre, diffusion, structures cristallines, dislocations ; 
• Mécanique des matériaux : notions de plasticité (limite élastique et écrouissage) ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés de mise en forme ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés d'usinage et de fabrication ; 
• Connaissances de base sur la conduite et le pilotage des machines de production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO) et les procédés d’usinage.

• Métallurgie (CM : 4h, TP : 8h)

• Fabrication additive (CM : 2h)

• Usinage (CM : 6h)

  • Modélisation et réglage d’une MOCN
  • Couple outil matière (géométrie des outils, formation du copeau, matériau d’outils)
  • Détermination des conditions de coupes
  • Vibrations en usinage

• Métrologie (CM : 2h, TP : 4h)

  • Modélisation d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) avec défauts, étalonnage capteurs, acquisition de points, critères d’association, incertitudes

• Géométrie d'une machine-outil (CM : 2h, TD : 4h, TP : 4h)

Le module est dans la continuité du module du premier semestre d'industrialisation et des formations de niveau M1 en industrialisation. Cette fois ci une part plus importante est accordée aux matériaux et traitements thermiques. Ainsi, des processus d’industrialisation plus complexes peuvent être élaborés, tenant compte des variations géométriques et structurelles des pièces brutes, de la présence ou non de traitements thermiques dans la gamme. La mise en forme de matériaux non métalliques sera aussi étudiée.
Ce module a pour objectif de maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau. La maîtrise du procédé passe tout d’abord par l’étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés d’usinage et de mise en forme primaire. Il s’agit aussi et surtout de définir les concepts et méthodes pour l’élaboration des outillages et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production.
Le but des séances de TP est de donner aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un dispositif expérimental, de conduire une expérimentation, de proposer en précisant les hypothèses les modèles permettant la description des phénomènes physiques mis en évidence, et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.
Ce module approfondit les compétences techniques et numériques liées à la conduite et au pilotage des machines en production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO), les procédés d’usinage et d'obtention de bruts. 
La comparaison aux modèles théoriques sera l’un des éléments de cette étude critique.

Il s'agit d'approfondir l’étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés tels que la fonderie, la plasturgie, la mise en forme par déformation plastiques ou l’usinage.
Il s’agit ensuite de définir les concepts et méthodes pour l’élaboration des outillages (moules, matrices, portes pièces, etc.) et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production complexe.

Présence de séquences d'application des éléments de cours à travers travaux pratiques et bureau d'étude. Différents TPs sont proposés par thématique enseignée.

• Formuler en autonomie un problème d'industrialisation pour répondre à un objectif donné, depuis la modélisation du procédé à la modélisation des sollicitations et conditions aux limites, en proposant une démarche de résolution associée ; 
• Mobiliser les concepts et connaissances théoriques ou pratiques pour comprendre un problème et le résoudre.
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise : choix justifié d'outils existants ou réalisation ad hoc d'outils spécifiques et analyse critique des résultats ; 
• Concevoir et optimiser une solution scientifique et/ou technologique innovante dans une perspective de développement ou de recherche ; 
• Etudier les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ;
• Déterminer les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Elaborer finement les outillages et les gammes de fabrication de produit.

• Métallurgie Du minerai au matériau, Yves Bréchet, Alain Vignes, Jean Philibert, Pierre Combrade, André Michel, Jacques Bernard, Dunod, 2013
• Précis de Métallurgie - Élaboration, structures-propriétés, normalisation, J. Barralis, G. Maeder, Nathan, 2024
• L'emboutissage des aciers, Alain Col, Dunod, 2010
• Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Avoir suivi une formation de type M1 en Industrialisation ou fabrication mécanique ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés d'usinage et de fabrication ; 
• Connaissance de base sur la conduite et le pilotage des machines de production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO) et les procédés d’usinage.

• TP Industrialisation (TP : 36h) : 
  • Optimisation des conditions de coupe ; 
  • Réglage d’une production sur MOCN (cotation de fabrication et réglage) ;
  • Fabrication et métrologie des cônes ;
  • Vibrations en usinage ;
  • Palpage sur MOCN ;
  • Mesure des efforts en usinage ;
  • Usinage de surface complexes, découpe par électroérosion à fil, fabrication additive, etc ; 
  • Mise en œuvre de centres d'usinage multi-axes.

Le module est dans la continuité du module du premier semestre d'industrialisation et des formations de niveau M1 en industrialisation. Des processus d’industrialisation plus complexes seront élaborés, tenant compte des variations géométriques et structurelles des pièces brutes.
Le but des séances de TP est de donner aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un dispositif expérimental, de conduire une expérimentation, de proposer en précisant les hypothèses les modèles permettant la description des phénomènes physiques mis en évidence, et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.
Ce module approfondit les compétences techniques et numériques liées à la conduite et au pilotage des machines en production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO), les procédés d’usinage et d'obtention de bruts. 
La comparaison aux modèles théoriques sera l’un des éléments de cette étude critique.

Il s'agit d'acquérir la maitrise opérationnelle des moyens de production, depuis la programmation numérique à l’exécution du procédé en passant par son réglage. Un objectif important de ce module reste la transmission des savoirs et compétences en TP d'industrialisation.

Ce module se compose uniquement de séances de travaux pratiques.

• Etudier et maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Déterminer les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Elaborer finement les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Régler et mettre en œuvre une production sur centre d'usinage multi-axes à commande numérique.

Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Bases de niveau M1 en mécanique de milieux continus, résistance des matériaux et théorie des poutres.
• Bases de niveau L3 en mécanique des fluides.
• Bases de niveau L2 en thermodynamique.
• Bases de niveau post-bac en industrialisation.

• Construction de formations au niveau master (2h de CM, 6h de TP)
• Construction de séquences pédagogiques dans l'enseignement supérieur (32h de TP) :
  • Thème 1 : mécanique des milieux continus, de niveau L3 minimum ; 
  • Thème 2 : résistance des matériaux, de niveau L3 minimum ; 
  • Thème 3 : mécanique des fluides, de niveau post-bac ; 
  • Thème 4 : thermodynamique, de niveau post-bac ; 
  • Thème 5 : industrialisation, de niveau post-bac.

Ce module a pour premier objectif d'acquérir des méthodes en communication et en sciences de l'éducation. 
Il prépare également les étudiants suivant le cursus Enseignement Supérieur à organiser et présenter une séquence pédagogique dans l'enseignement supérieur (analyser les contenus de référentiels de formation et de documents d'accompagnement) dans les champs de la mécanique des milieux continus, de la résistance des matériaux (théorie des poutres), de la mécanique des fluides, de la thermodynamique et de l'industrialisation.

Ce module s’articule autour de premières séances visant à préparer les étudiants à élaborer une séquence pédagogique dans l’enseignement supérieur (niveau licence ou master) avec une première partie axée sur la théorie. S’en suivront plusieurs séances de mise en application. Ces séances consistent en une préparation et une présentation de plusieurs séquences pédagogiques, sur différents thèmes propres à la mécanique des milieux continus, à la résistance des matériaux, à la mécanique des fluides, à la thermodynamique et l'industrialisation. Ces présentations incluront un descriptif détaillé de la séquence pédagogique en question ainsi qu’un court extrait effectué au tableau. Ceci alimentera le processus d’évaluation des étudiants.

Un travail personnel, principalement en autonomie, sera nécessaire. Cela inclut une analyse des référentiels, une revue de l’existant et une production plus personnelle pour mettre en place une séquence pédagogique.

• Etre capable d’élaborer une activité pédagogique à destination des élèves de l’enseignement supérieur : cycle licence, cycle master, formation initiale ou formation continue
• Etre capable d’investir une situation d'enseignement en tant que futur professeur en maitrisant les référentiels d’enseignements, les modalités pédagogiques préconisées et les organisations des établissements d’enseignement supérieur.

• Didier Noye et Jacques Piveteau. "Guide pratique du formateur : concevoir, animer, évaluer une formation", INSEP Consulting Editions.
• Jean Garrigues. "Statique des poutres", École Centrale Marseille.
• Damien André. "Résistance des matériaux", Univ Limoges / ENSIL / ENSCI, module 425.
• Roger Ouziaux et Jean Perrier. "Mécanique des fluides appliquée", Collection Sciences Sup, Dunod, 2004.
• G. Gonczi. "Comprendre la thermodynamique", Ellipses, 2005.
• G. Gonczi. "Comprendre la thermodynamique avec des exercices résolus et commentés: Licence - CPGE", 2018.
• J.-P. Dumas. "Thermodynamique: Cours, exercices et problèmes corrigés - Licence, IUT, Prépas",  2023.

• Travail en projet collaboratif, autonomie ; 
• Large spectre de compétences disciplinaires niveau master ;
• Bases de pédagogie.

Le travail attendu est un travail guidé mais réalisé en autonomie dont le contenu et l'organisation dépendent fortement des besoins des partenaires. C'est pourquoi il n'y a pas de chiffrage des heures au format classique CM/TD/TP :

• Projet pédagogique ;
• Stage.

•  Le premier objectif de ce module est de mettre en œuvre les connaissances et compétences scientifiques apportées par la formation dans le cadre d'un partenariat industriel concrétisé par un stage. Le stage, au delà de la contribution scientifique apportée au niveau M2, doit déboucher sur le transfert de connaissances vers le partenaire industriel ou académique à travers la réalisation d'une documentation, de tutoriels, de formations, etc. 
• Le second objectif est lié à la dimension pédagogique de la formation en associant l'élève au travail d'un ou d'une membre de l'équipe enseignante.

•  Le stage est à réaliser en deux parties : 3 semaines courant février et 2 mois (minimum) en fin d'année universitaire. 
   
• Le projet pédagogique est proposé par l'équipe enseignante et est à réaliser sur l'ensemble du second semestre. 
   

Sur ces deux aspects, l'élève est tutoré et aura régulièrement l'occasion de partager son travail avant de le présenter lors d'un exposé évaluatif.

Compétences disciplinaires (tout ou partie) : 

• Analyser un système réel, modéliser et mettre en données le problème à résoudre, puis calculer ; 
• Concevoir et optimiser de systèmes mécaniques ;
• Expérimenter ; 
• Analyser et interpréter des données. 

Compétences en gestion de projets techniques : 

• planifier, suivre ;
• établir une bibliographie et une veille technique autour du sujet abordé ; 
• documenter ; 
• avancer avec autonomie et rigueur  ;
• communiquer à l'écrit et à l'oral efficacement.

Compétences de travail en équipe pluridisciplinaire : 

• s'adapter au fonctionnement de l'équipe partenaire et aux outils associés ;
• gérer les priorités ;
• faire preuve d'esprit d’initiative et du sens des responsabilités.

La bibliographie ad hoc sera fournie par les partenaires.

• Mécanique des milieux continus niveau M1 ; 
• Bases de mécanique générale niveau L3.

• Mécanique des solides indéformables (CM : 18h, TD : 18h)
  • Torseurs 
    • Champs antisymétriques, équiprojectifs et torseurs ; 
    • Propriétés des torseurs (axe central, automoment, glisseur, couple ...) ; 
    • Opérations sur les torseurs ; 
    • Espace vectoriel des torseurs ; 
    • Sous espace vectoriel des torseurs réciproques ;
  • Cinématique
    • Dérivation vectorielle ; 
    • Cinématique du point (postion, vitesse, accélération et compostion) ;
    • Cinématique du solide rigide (équiprojectivité, torseur cinématique) ; 
    • Contact entre solides (normale au contact compatible avec un mouvement, liaisons normalisées, repérage et paramétrage) ;
  • Transmission de mouvement et hyperstatisme
    • Choix d'un repérage et paramétrage dans un cycle élémentaire ; 
    • Fermeture géométrique et cinématique ;
    • Effet d'un défaut de positon relative entre repères d'un solide ; 
    • Formule d'hyperstatisme ; 
    • Identification de l'hyperstatisme par les torseurs réciproques ;
  • Dynamique
    • Masse et centre d'inertie ; 
    • Produits d'inertie et matrice d'inertie d'un solide ; 
    • Torseurs cinétique et dynamique ; 
    • Lois de Newton ; 
    • Principe fondamental de la dynamique ;
• Mécanique des milieux continus solides et fluides (CM : 18h, TD : 18h)
  • Mécanique des milieux continus
    • Cinématique des milieux continus ; 
    • Modélisation des efforts intérieurs ; 
    • Équations d’équilibre ;
    • Modélisation du comportement ;
    • Manipulation pratique des opérateurs ;
  • Formulation et résolution d’un problème d’élasticité linéaire
    • Formulation d’un problème ; 
    • Remarque sur quelques cas particuliers ;
    • Approches directes ; 
    • Approche variationnelle ;  
    • Erreur en relation de comportement ;
    • Théorèmes de l’énergie ; 
    • Critères de dimensionnement ;
  • Théorie des poutres
    • Notations et rappels sur la géométrie des courbes ; 
    • Statique des poutres ; 
    • Cinématique des poutres ; 
    • Construction des relations de comportement poutres à partir du comportement 3D dans quelques cas simples ; 
    • Reformulation des équations d’équilibre ;
    • Reformulation des théorèmes de l’énergie ; 
    • Théorie d’Euler Bernoulli ; 
    • Méthodes de résolution ;
  • Méthode des éléments finis
    • Introduction de l’idée sur un calcul de treillis de poutres ; 
    • Méthode de Galerkin en se plaçant dans un espace de dimension finie ; 
    • Méthode des éléments finis comme approche systématique ; 
    • Construction des opérateurs élémentaires, assemblage, résolution dans des cas simples 1D
• TP de Mécanique (CM : h, TD : h, TP : 16h, BE : h)
  • Travaux pratiques de mise en applications des concepts vus en cours et en travaux dirigés.

• Mécanique des solides indéformables : 
  • Savoir déterminer les torseurs cinématiques et statiques d’un système mécanique ; 
  • Identifier et modéliser les liaisons et contacts entre solides rigides ; 
  • Appliquer le principe fondamental de la dynamique à un système de solides en interaction ; 
  • Évaluer le degré d’hyperstatisme d’un mécanisme à l’aide des torseurs réciproques ;
• Mécanique des milieux continus ; 
  • Être capable de décrire et modéliser un champ de déformation et de contrainte dans un milieu continu ; 
  • Formuler et résoudre un problème d’élasticité linéaire par approche directe ou variationnelle ; 
  • Utiliser les théorèmes de l’énergie pour analyser et valider des solutions mécaniques ; 
  • Relier la modélisation 3D du comportement mécanique à des modèles simplifiés (poutres, plaques) ; 
  • Choisir et appliquer une formulation éléments finis adaptée à un problème de mécanique linéaire.

J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique 
J.-C. Bone, J. Morel, M. Boucher, Mécanique générale, Editions Dunod 
M.Fayet, Simulation des mécanismes, Techniques de l'ingénieur, AF 5050, 5051, 5052, 5053

• Connaissances en mathématique équivalentes à un L2 notamment en analyse (calcul différentiel, convergence de fonction ...).
• Connaissances en physique et plus particulièrement en électricité (loi d'Ohm, loi des nœuds, loi des mailles, ...) et compréhension générale des phénomènes électromécaniques.
• Bonnes connaissances sur la résolution des équations différentielles. 
• Connaissances de la transformée de Fourier.

• Automatique continue (CM : 12h, TD : 4h, TP : 16h, BE : 8h)
  • Modélisation et identification de systèmes mécaniques à partir d’équations différentielles ; 
  • Analyse fréquentielle et temporelle ; 
  • Stabilité et critères de performance ; 
  • Conception, réglage et validation de correcteurs P, PI, PID ; 
  • Simulation et expérimentation sur systèmes didactiques et modèles Simulink ; 
• Réseaux électriques, Machines électriques (CM : 6h, TD : 6h)
  • Bases des réseaux triphasés et mesures électriques ; 
  • Étude des principaux systèmes de conversion : alternateurs, transformateurs, hacheurs, machines à courant continu et asynchrones ; 
• Automates (TP : 8h)
  • Compléments technologiques sur les automates.

Ce module introduit les fondements de l’automatique continue pour les systèmes mécaniques et de l’électrotechnique appliquée aux machines électriques. 

L’étudiant apprend à :

• Modéliser, analyser et identifier un système à partir de son comportement dynamique ; 
• Évaluer la stabilité et les performances d’un système asservi ;
• Concevoir et régler des correcteurs continus (P, PI, PID, ...) ; 
• Proposer, implémenter, simuler des modèles d'asservissement continu sur MATLAB/Simulink et les relier à des systèmes réels ; 
• Comprendre la structure et le fonctionnement des machines et réseaux électriques.

Les cours alternent entre rappels théoriques, exercices d’application et démonstrations. Les travaux dirigés (TD) permettent de mettre en œuvre les notions abordées en cours à travers des exercices complets, suivant une démarche d’ingénierie comprenant l’analyse du cahier des charges, la modélisation et la vérification des performances. Les travaux pratiques (TP) et les bureaux d’étude (BE) permettent de modéliser et de simuler des systèmes, ainsi que de réaliser la mise en œuvre expérimentale de correcteurs continus.

• Modéliser un système asservi en temps continu ; 
• Concevoir et régler un correcteur pour un asservissement ; 
• Évaluer la stabilité et la précision d’un système bouclé ;
• Relier expérimentation et simulation sous MATLAB/Simulink ;
• Comprendre le fonctionnement des réseaux et machines électriques.

• Automatique: systèmes linéaires, non linéaires, à temps continu, à temps discret, représentations d'état, Yves Granjon, Dunod, 2021
• Automatique des systèmes mécaniques, Olivier Le Gallo, Dunod, 2009
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)

• Bases de mécanique générale (étude de mécanismes, cinématique, dynamique, actions mécaniques) ; 
• Bases de mécanique des milieux continus ; 
• Bases de sciences des matériaux ; 
• Modélisation mécanique d'un système réel (modèles 1D, 2D, 3D de systèmes déformables) ; 
• Outils graphiques (maitrise des schémas cinématiques, bases de lecture de plans, lecture de cartographies issues de simulations numériques ...) ; 
• Mise en donnée d'un problème mécanique et méthodes de résolution.

• Bureaux d'études (BE : 32h)
• Engrenages, roulements (CM : 10h, TD : 4h)
• Lecture de spécifications dimensionnelles et géométriques, cotation fonctionnelle (CM : 8h, BE : 4h)
• Les thématiques abordées sont : 
  • Dimensionnements de solutions d'assemblages (BE) ; 
  • Transmissions de puissance mécanique par adhérence et par obstacles (BE et cours dédié à l'étude des engrenages) ; 
  • Transmission de puissance hydraulique (BE)  
  • Transformation de mouvement (BE) ;
  • Guidages en rotation et translations (cours dédié à l'étude des roulements et BE) ; 
  • Solides en rotation : notamment actions mécaniques de cohésion sous centrifugation et vibrations des arbres en flexion (BE) ; 
  • Traitements thermiques et contraintes résiduelles (BE) ; 
  • Charges alternées et critères de fatigue (BE) ; 
  • Lecture et écriture de spécifications dimensionnelles et géométriques.

Cette UE apporte un bagage technique sous forme d'un panorama de solutions constructives appuyées des besoins techniques spécifiés.
Les apports technologiques sont étoffés d'analyses mécaniques fines en termes de conception et de calculs de dimensionnements.

L'UE permet de parcourir différents aspects de la construction mécanique, à partir des spécifications fonctionnelles attendues : 

• pour une partie de l'UE (Bureaux d'études) l'apport de connaissances se fait à partir de l'étude de systèmes réels ; 
• pour une autre partie de l'UE, l'apport de connaissances se fait en amont (CM) de la mise en oeuvre des contenus sur des  systèmes réels (TDs et BEs).

Ces deux formats pédagogiques ne sont pas séquencés, la mise en oeuvre des aspects vus en cours pouvant se faire à la fois dans des TDs spécifiques ou via l'analyse de systèmes étudiés en Bureaux d'études.

Une partie des apports de connaissance ne se fait que dans les activités de type Bureau d'études.

• Analyser, concevoir ou re-concevoir, dimensionner une solution constructive en intégrant les aspects multiphysiques des enjeux de conception ; 
• Tracer des schémas technologiques et dessins d'intention de conception ; 
• Lire écrire et quantifier des spécifications géométriques.

• Guide des sciences et technologies industrielles,  Jean-Louis Fanchon
• Guide du dessinateur industriel,   André Chevalier 
• Les techniques de l'ingénieur dossier complet Réf : B636 v2 : Engrenages , Georges HENRIOT
• Les techniques de l'ingénieur dossier complet  Réf : BM5370 v1 : Roulements - Les différents types et montages, Michel MORET, Pascal GUAY
• Construction mécanique, Transmission de puissance Tome 1, Principes et Ecoconception, Francis Esnault Pierre Agati Dunod 2009
• Construction mécanique Transmission de puissance Tome 2, Applications, Francis Esnault Dunod 2009
• Construction mécanique Transmission de puissance, Tome 3 Applications, Francis Esnault Dunod 2009
• PRECIS DE CONSTRUCTION MECANIQUE Tome 1, Projet études, composants, normalisation, Robert Quatremer, Jean-Pierre Trotignon, M Dejans, H Lehu Nathan 2006
• PRECIS DE CONSTRUCTION MECANIQUE Tome 3, Projets calculs, Dimensionnement, Normalisation D Sacquepey, D Spenlé, M Dejans, H Lehu Nathan 1997
• Les roulements, description, théorie, applications, A.Palmgren, SKF
• Systèmes mécaniques, Théorie et dimensionnement, M.Aublin, Dunod
• Cotation tridimensionnelle des systèmes mécaniques, André CLEMENT, Alain RIVIERE, Michel TEMMERMAN, PYC EDITION 1994, ISBN 2-85330-132-X
• Méthode de cotation fonctionnelle, BERNARD ANSELMETTI

• Connaissance de base sur les matériaux métalliques ; 
• Sciences des matériaux : diagrammes d'équilibre, diffusion, structures cristallines, dislocations ; 
• Mécanique des matériaux : notions de plasticité (limite élastique et écrouissage) ;
• Connaissance de base sur les procédés de mise en forme ; 
• Connaissance de base sur les procédés d'usinage et de fabrication.

• Métallurgie  (CM : 2h, TP : 4h)
• Plasturgie (CM : 2h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés de fabrication, principes physiques, domaines d'application, performances, défauts récurrents ; 
  • Relations produit procédé (règles de tracé) ; 
  • Mise en œuvre des procédés sur presse à injecter et par simulation ; 
• Fonderie (CM : 2h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés de fonderie, principes physiques, domaines d'application, performances, défauts récurrents ; 
  • Relations produit procédé (règles de tracé) ;
  • Mise en œuvre des procédés de fonderie sable et coquille ; 
  • Qualité, cadences ; 
  • Défauts de fonderie ; 
• Emboutissage /Forge (CM : 2h, TP : 4h)
• Soudage (CM : 2h, TP : 4h)
  • Procédés d’assemblage permanent par soudage ; 
  • Nature et type de la liaison ; 
  • Principe physique associé au procédé ; 
  • Etude des phénomènes physiques et métallurgiques (déformations, phénomènes thermiques, Zone Affectée Thermiquement) ;  
  • Principe des outillages ; 
  • Limites et performances (matériaux, formes et précisions réalisables) ; 
  • Incidences sur le matériau, sur les procédés de transformation et de traitement ultérieurs éventuels ; 
  • Mise en œuvre de méthodes (paramètres de réglages, gaz, etc), techniques et limites d’utilisation (tolérances dimensionnelles et géométriques) ; 
  • Organisation du poste de travail : sécurité, qualité, temps, etc ; 
  • Moyens de contrôle de la qualité de la soudure et du cordon ; 
• Fabrication additive (CM : 2h, TP : 4h)
• Usinage (CM : 4h, TP : 4h)
  • Typologie des procédés d’usinage (outil coupant, abrasion), principes physiques, domaines d'application, performances ; 
  • Relations produit procédé : cinématique machine, géométrie des outils et géométrie pièce ; 
  • Structure des machines-outils à commande numérique, notion d'axes, chaîne vectorielle ; 
  • Travaux pratiques sur machines conventionnelles et à commande numérique ; 
• Bureau des méthodes (BE : 12h)
  • Conception d’un processus de fabrication multi-procédés (obtention de brut, usinage, traitement thermique et super finition) pour la fabrication d’une pièce donnée (géométrie, matériau, tolérances géométriques et dimensionnelles, performance mécanique) dans un contexte technico-économique donné (taille de la série, matériels à disposition) ; 
• Métrologie (CM : 2h, TP : 4h, BE : 4h)

Ce module a pour objectif d'étudier les moyens, les procédés et les processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau.

Le but des séances de TP est de présenter aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un procéder de production et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.

Étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés tels que la fonderie, la plasturgie, la mise en forme par déformation plastiques ou l’usinage.
Définition des concepts de base pour l’élaboration des outillages (moules, matrices, portes pièces, etc.) et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production simple.

Présence de séquences d'application des éléments de cours à travers travaux pratiques et bureaux d'études. Pour chaque thématique, plusieurs travaux pratiques sur des moyens industriels sont proposés.

• Formuler et résoudre en autonomie un problème d'industrialisation ; 
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise ; 
• Concevoir et optimiser une solution scientifique et/ou technologique pour un problème d'industrialisation ; 
• Transmettre à l'écrit ou à l'oral de manière claire, synthétique, pédagogique des idées scientifiquement argumentées, interprétées et discutées en vue de leur valorisation et exploitation par la communauté scientifique ; 
• Optimiser la relation « produit (fonction et géométrie) - matériau - procédé - coût » ; 
• Etudier les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Mobiliser les concepts et connaissances théoriques ou pratiques pour comprendre un problème et le résoudre ; 
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise : choix justifié d'outils existants ou réalisation ad hoc d'outils spécifiques et analyse critique des résultats.

• Métallurgie Du minerai au matériau, Yves Bréchet, Alain Vignes, Jean Philibert, Pierre Combrade, André Michel, Jacques Bernard, Dunod, 2013
• Précis de Métallurgie - Élaboration, structures-propriétés, normalisation, J. Barralis, G. Maeder, Nathan, 2024
• L'emboutissage des aciers, Alain Col, Dunod, 2010
• Aide-mémoire - Fonderie - Dunod - Gilles Dour
• Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Les fondamentaux de la mécanique du solide (cinématique, dynamique, statique) et de résistance des matériaux (RDM) (contraintes, déformations, dimensionnement des pièces) ;
• Une compréhension des principaux procédés de fabrication (usinage, forgeage, moulage, etc.).

• Présentation des pratiques pédagogiques en Sciences de l'ingénieur et des filières de formation (CM : 8h)
• Construction de séquences pédagogiques (32h de TP) :
  • Thème 1 : Mécanique post-bac (TP : 12h)
  • Thème 2 : Résistance des matériaux   post-bac(TP : 12h)
  • Thème 3 : Asservissements (TP : 8h)
  • Thème 4 : Produit-Procédé-Matériau (TP : 8h)

Ce module a pour objectif de développer les compétences didactiques et méthodologiques nécessaires à la conception de séquences pédagogiques en Sciences de l’Ingénieur.

Le module débute par des apports théoriques et pratiques sur les notions clés de la didactique et sur les stratégies d’activation destinées à susciter l’intérêt et l’engagement des apprenants.
Le module offre tout au long du semestre l’occasion de varier les expériences d’apprentissage : les étudiants explorent différents référentiels post-bac et expérimentent plusieurs démarches pédagogiques adaptées à divers contextes d’enseignement. Des séances de TP permettent individuellement aux étudiants de concevoir et de présenter une séquence pédagogique à partir d’un référentiel donné. Ces propositions font ensuite l’objet d’une analyse collective et d’échanges constructifs. Ces séances permettent aux étudiants de consolider leur maîtrise méthodologique et d’élargir leur champ de compétences dans la conception et l’animation de séquences d’enseignement.

A l'issue du module, à partir d’un sujet imposé, de ressources pédagogiques, les étudiants sont capables :

• D’identifier des objectifs pédagogiques ; 
• De concevoir et d’organiser une séquence de formation ; 
• D’évaluer des élèves sur la séquence proposée ; 
• De présenter un exposé.

• Bases de techniques expérimentales, technologie des capteurs, bases de mécanique des solides rigides et déformables, bases d’automatique et asservissements, bases sur les procédés de fabrication par enlèvement de matière ;
• Notion sur la construction de séquences et les pratiques didactiques en science de l'ingénieur.

• Capteurs (CM : 4h)
• Plans d'expériences (CM : 4h)
• TP de mécanique (TP : 16h)
• TP d'industralisation (TP : 16h)
• Evaluation formative du module (TP : 6h)

Ce module a pour objectif de former les étudiants à concevoir, mettre en œuvre et exploiter une démarche expérimentale pour résoudre des problématiques techniques ou scientifiques, et à en assurer la transposition pédagogique en construisant des séquences d’apprentissage fondées sur l’expérimentation.

Les travaux pratiques sont une part importante du module. Organisés en séries de quatre semaines, ils combinent :

• trois séances de manipulation sur des systèmes pluritechniques variés ;
• une séance de restitution collective, dédiée à l’analyse critique des résultats, à la mise en commun des observations et à la réflexion sur leur exploitation pédagogique ;

Deux grands axes thématiques structurent le module :

• Mécanique : mise en œuvre et modélisation de systèmes pluritechniques à dominante mécanique ;
• Procédés : étude et optimisation des procédés d’obtention, notamment par enlèvement de matière, intégrant les aspects de contrôle, qualité et performance.

À partir de ces activités expérimentales, les étudiants conçoivent et structurent des séquences pédagogiques complètes. Ils apprennent à définir des objectifs d’apprentissage, à sélectionner des activités pertinentes, à élaborer des supports et des modalités d’évaluation adaptées. Cette démarche favorise la mobilisation des principes de l’apprentissage par les travaux pratiques.
Des cours sont proposés de façon à apporter des connaissances complémentaires nécessaires à la réalisation des activités expérimentales.

• Être capable de définir une problématique technique ou scientifique, de concevoir un protocole expérimental adapté et d’en exploiter les résultats pour en tirer des conclusions pertinentes.
• Savoir manipuler, modéliser et évaluer des systèmes à dominante mécanique ou des procédés d’obtention, en intégrant les notions de contrôle, de qualité et de performance.
• Être en mesure de concevoir une séquence d’apprentissage fondée sur l’expérimentation : définir des objectifs pédagogiques, choisir des activités pertinentes, élaborer des supports et proposer des modalités d’évaluation adaptées.

• Systèmes mécaniques : théorie et dimensionnement. M. Aublin, R. Boncompain, M. Boulaton, D. Caron, E. Jeay, B. Lacage et J. Réa, Dunod, Paris, 1992. 
• Mécanique du solide. P. Agati, Y. Brémont, G. Delville, Dunod, Paris, 1996. 
• Construction mécanique Transmission de puissance 1. Principes. F. Esnault, Dunod, Paris, 1994. 
  Mécanique Appliquée, P. Agati et N. Mattera, Dunod, Paris, 1996. 
• Les systèmes de transmission de puissance: systèmes mécaniques et hydrauliques, S. Calloch. J.Y. Cognard, D. Dureisseix, D. Marquis, Lavoisier, Hermès, 2003
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)

Avoir suivi le module Sciences mécaniques du premier semestre

• Mécanique des solides indéformables (CM : 10h, TD : 10h)
  • Principe des puissances virtuelles ; 
  • Théorème de l'énergie cinétique ; 
  • Énergie cinétique d'un ensemble de solides ;
  • Énergie potentielle ; 
  • Puissance et travail d'une action mécanique ;
  • Équations de Lagrange et multiplicateurs de Lagrange ; 
  • Stabilité, petits mouvements autours d'une position d'équilibre.
• Mécanique des milieux continus solides et fluides (CM : 10h, TD : 10h)
  • Elasto-dynamique
    • Retour sur la formulation d’un problème d’élasticité linéaire mais en dynamique.
    • Équation de Navier et résolution directe ; 
    • Introduction de l’approche modale ; 
    • Modes propres et leurs propriétés, quotient de Rayleigh ;
  • Généralités sur les fluides ; 
    • Retour sur la description du mouvement et précisions sur la description eulérienne et les calculs de dérivées ; 
    • Système fermé, ouvert, volume de contrôle ;
    • Équation de conservation de la masse et théorème de Reynolds, fluide incompressible ; 
    • Équation de conservation de la quantité de mouvement ; 
    • Bilans d’énergie ;
  • Modèles de fluides
    • Expérience de Newton, notion de viscosité ; 
    • Modèle newtonien ; 
    • Fluides parfaits ou non visqueux ; 
    • Modèles de Navier-Stokes et cas particuliers en fonctions des hypothèses notamment en introduisant le nombre de Reynolds ; 
    • Exemple de résolution pour quelques écoulements de fluides réels incompressibles.
• Thermique, Thermodynamique (TD : 14h)
  • Conduction/convection ; 
  • Premier et second principes ; 
  • Systèmes ouverts et fermés ;
  • Machines thermiques, moteurs, rendement.

• Mécanique des solides indéformables
  • Mettre en œuvre le théorème de l’énergie cinétique pour l’analyse des systèmes mécaniques complexes ; 
  • Mettre en œuvre les équations de Lagrange, avec ou sans multiplicateurs, et les appliquer à des systèmes mécaniques ; 
  • Analyser la stabilité d’une position d’équilibre et les petits mouvements autour de cette position ;
• Mécanique des milieux continus solides et fluides
  • Être capable de formuler un problème d’élasticité linéaire en dynamique ; 
  • Identifier et calculer les modes propres d’un solide et interpréter les fréquences propres du système ; 
  • Décrire le mouvement d’un fluide à l’aide des formulations eulérienne et lagrangienne ; 
  • Mettre en œuvre les équations de conservation dans différents cadres ; 
  • Formuler et exploiter les équations de Navier–Stokes pour des écoulements newtoniens simples ; 
  • Identifier les régimes d’écoulement à partir du nombre de Reynolds et des hypothèses de modélisation ;
• Thermique, Thermodynamique
  • Comprendre et appliquer les principes fondamentaux de la thermodynamique (premier et second principes) ; 
  • Analyser le fonctionnement et le rendement des machines thermiques et moteurs ; 
  • Évaluer les performances énergétiques d’un système à partir de bilans et de cycles thermodynamiques ; 
  • Identifier et modéliser les modes de transfert thermique : conduction, convection.

J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique 
J.-C. Bone, J. Morel, M. Boucher, Mécanique générale, Editions Dunod 
M.Fayet, Simulation des mécanismes, Techniques de l'ingénieur, AF 5050, 5051, 5052, 5053
Roger Ouziaux, Jean Perrier, Mécanique des fluides appliquée, Collection Sciences Sup, Dunod 2004 
Patrick Bénéteau, Francis Esnault, Hydrostatique, Tome 1, transmission de puissance, cours et applications, Ellipses
Patrick Bénéteau, Francis Esnault, Hydrostatique. Tome 2, hydrodynamique, transmission de puissance, cours et applications, Ellipses

Avoir suivi le module d'automatique continue du semestre 3.

• Lois de commande numériques et représentation d’état (CM : 6h, TD : 6h, BE : 4h)
  • Rappels sur la discrétisation et la modélisation d’un système échantillonné ; 
  • Conception et réglage de correcteurs numériques à partir de modèles continus ; 
  • Représentation d’état : commandabilité, observabilité, prédictabilité.
• Automate programmable et réseaux industriels (TP : 4h, BE : 8h)
  • Introduction aux architectures et langages d’automates programmables ;
  • Communication entre systèmes : bus de terrain, protocoles (Modbus, CAN, Ethernet industriel).

L’objectif global est d’acquérir une vision complète de la chaîne de commande et d'asservissement, depuis la modélisation jusqu’à la mise en œuvre matérielle. Ce module prolonge l’étude de l’automatique continue du premier semestre en abordant les systèmes de contrôle-commande numériques. L’étudiant apprend à :

• modéliser et simuler des systèmes échantillonnés ; 
• concevoir des lois de commande numériques à partir de modèles continus ; 
• mettre en œuvre ces commandes sur des cartes microcontrôleurs ou automates programmables ;
• comprendre les principes de communication entre systèmes via les réseaux industriels.

Le module alterne cours, TD, TP et bureaux d’étude pour lier théorie et expérimentation.
Les cours et TD approfondissent l’analyse et la synthèse des systèmes automatiques à temps discret, tandis que les bureaux d’étude permettent d’implémenter des lois de commande numériques sur carte type Arduino ou automate programmable à partir de modèles développés sous MATLAB/Simulink. Les travaux pratiques sont centrés sur les réseaux industriels et la communication entre systèmes, afin de relier commande, architecture matérielle et échange de données.

• Modéliser et analyser un système à temps discret ; 
• Concevoir et implémenter un correcteur numérique ; 
• Exploiter les représentations d’état pour la commande et l’observation ; 
• Mettre en œuvre une commande sur microcontrôleur ou automate programmable ; 
• Configurer une communication entre systèmes automatisés via un réseau industriel.

UE de sciences mécaniques du S3 et du S4.

• Retour sur la recherche de solution approchée : méthode des éléments finis (2h CM + 2h TD)
  • Recherche d’une solution approchée (retour sur le PPV et les théorèmes de l’énergie, retour sur les idées générales développées pour les EDP et leur « vision » dans le domaine de la mécanique, rappel Lax-Milgram et équivalence résolution formulation variationnelle et minimisation d’une fonctionnelle)
• Retour sur Elasto-dynamique (2h CM + 2h TD)
  • Utilisation pratique de l'approche modale pour rechercher la solution d'un problème de dynamique 
  • Exemples (en continu et recherche de solution approchée avec les éléments finis)
• Introduction aux non linéarités : flambage des poutres droites (4h CM + 4h TD)
  • Position du problème
  • Théorie d’Euler (calcul de charge critique dans différents cas de conditions aux limites)
  • Modélisation du défaut initial d’une poutre par l’existence d’une pré-courbure
• Approximation de Reynolds ou théorie de la lubrification hydrodynamique (2h CM + 6h TD)
  • Objectif : montrer qu’on peut bâtir des théories simplifiées en tenant compte des particularités dimensionnelles de l’écoulement
  • Analyse d’ordre de grandeurs des termes dans les équations de conservation
  • Simplification des équations dans le cas d’un écoulement entre deux plans rapprochés, construction du problème de Reynolds (et analogie avec la théorie des plaques), analyse du coût de résolution
  • Simplification des équations dans le cas d’un écoulement dans une canalisation de faible diamètre, construction du problème de Reynolds (et analogie avec la théorie des poutres), analyse du coût de résolution

L’UE Sciences mécaniques – renforcement approfondit la mécanique des milieux solides et fluides à travers l’étude des solutions approchées (méthode des éléments finis), de l’élasto-dynamique et des non-linéarités (flambage des poutres). Elle introduit également la théorie de la lubrification hydrodynamique via l’approximation de Reynolds et la simplification des équations de conservation. L’ensemble vise à consolider la compréhension des méthodes analytiques et numériques appliquées à la modélisation mécanique.

L'UE est organisée sous la forme de cours magistraux et de travaux dirigés permettant de mettre en œuvre les différentes notions.

• Etre capable de résoudre de façon approchée, sur des structures continues, un problème de mécanique des milieux continus, à partir de méthodes énergétiques ; 
• Etre capable de résoudre de façon approchée, sur des structures continues ou discrètes, un problème d'élastodynamique en exploitant une base modale préalablement calculée ; 
• Etre capable de poser un problème de flambage et de déterminer analytiquement les charges critiques pour différents jeux de conditions aux limites dans le cas des structures poutres ; 
• Etre capable de simplifier et résoudre un problème de mécanique des fluides en posant judicieusement les hypothèses pertinentes.

• J. Salençon, Mécanique des milieux continus, Editions de l'Ecole Polytechnique
• P. Chassaing, Mécanique des fluides, éléments d'un premier parcours, Cépaduès, 2000.

• Module de conception réalisé au S3 ; 
• Bases en simulation par éléments finis (modélisation massive, poutre, statique, vibrations) ;
• Bases de Matlab, Matlab Simulink-Simscape.

Le module est principalement basé sur l'étude approfondie de systèmes mécaniques industriels réels sur la base de plans ou de maquettes numériques (BE : 40h). L'analyse des solutions constructives employées permettra l'acquisition progressive d'une culture technique. A chaque fois, le système étudié sera décortiqué, analysé, et des modèles de comportement seront proposés afin de valider ses performances ou de proposer des évolutions techniques cohérentes. Les modèles proposés pourront être analytiques, comme dans le module de "Conception" présent au premier semestre, mais il seront complétés par des modélisations numériques souvent plus fines (éléments finis, dynamique des solides rigides), et permettant d'approfondir la réflexion. 

En parallèles des bureaux d'études, le cours de démarche de conception (CM : 4h) rappelle les objectifs et les méthodes de conception d'un produit (élaboration de cahier des charges, expression des exigences, analyse des risques).

A l'issue de ce module, les élèves seront capables : 

• de concevoir ou re-concevoir un système mécanique simple en réponse à un cahier des charges, ou à une évolution de celui-ci, et d'en réaliser une maquette numérique ; 
  - de proposer des modèles éléments finis adaptés au dimensionnement de pièces massives ou élancées, ou d'assemblage de pièces, en réponse à une problématique technique donnée en bureau d'études, dans un cadre statique ou vibratoire ; 
• de proposer un modèle de systèmes physiques, à dominante mécanique en lien avec une problématique technique donnée en bureau d'études.

Le module sera réalisé très largement sur la base de séances de bureaux d'études, essentiellement numériques.

• Concevoir, dimensionner et optimiser un système mécanique
  Réaliser un modèle géométrique (CAO) robuste d'un système mécanique ;
• Modéliser un problème de dimensionnement mécanique dans le cadre d'un logiciel éléments finis ; 
• Modéliser un système à dominante mécanique dans un logiciel de simulation dynamique multicorps ;
• Optimiser une solution technique à partir de résultats analytiques et numériques.

• Systèmes mécaniques : théorie et dimensionnement. M. Aublin, R. Boncompain, M. Boulaton, D. Caron, E. Jeay, B. Lacage et J. Réa, Dunod, Paris, 1992. 
• Construction mécanique Transmission de puissance 1. Principes. F. Esnault, Dunod, Paris, 1994. 
• Les systèmes de transmission de puissance: systèmes mécaniques et hydrauliques, S. Calloch. J.Y. Cognard, D. Dureisseix, D. Marquis, Lavoisier, Hermès, 2003
• Modélisation et Simulation des Systèmes Multi-Physiques 4 Ed Version 5.2  par Ivan Liebgott (https://github.com/Ivan-LIEBGOTT/Livre_MATLAB_2020b)
• Auto-formation à CATIA V5 - Cours de licence 3 double diplôme SPI - ENS Paris-Saclay, Université Paris-Saclay.

• Avoir suivi une formation de niveau M1 en industrialisation ou fabrication mécanique ; 
• Connaissances approfondies sur les matériaux métalliques ; 
• Sciences des matériaux : diagrammes d'équilibre, diffusion, structures cristallines, dislocations ; 
• Mécanique des matériaux : notions de plasticité (limite élastique et écrouissage) ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés de mise en forme ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés d'usinage et de fabrication ; 
• Connaissances de base sur la conduite et le pilotage des machines de production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO) et les procédés d’usinage.

• Métallurgie (CM : 4h, TP : 8h)

• Fabrication additive (CM : 2h)

• Usinage (CM : 6h)

  • Modélisation et réglage d’une MOCN
  • Couple outil matière (géométrie des outils, formation du copeau, matériau d’outils)
  • Détermination des conditions de coupes
  • Vibrations en usinage

• Métrologie (CM : 2h, TP : 4h)

  • Modélisation d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) avec défauts, étalonnage capteurs, acquisition de points, critères d’association, incertitudes

• Géométrie d'une machine-outil (CM : 2h, TD : 4h, TP : 4h)

Le module est dans la continuité du module du premier semestre d'industrialisation et des formations de niveau M1 en industrialisation. Cette fois ci une part plus importante est accordée aux matériaux et traitements thermiques. Ainsi, des processus d’industrialisation plus complexes peuvent être élaborés, tenant compte des variations géométriques et structurelles des pièces brutes, de la présence ou non de traitements thermiques dans la gamme. La mise en forme de matériaux non métalliques sera aussi étudiée.
Ce module a pour objectif de maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau. La maîtrise du procédé passe tout d’abord par l’étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés d’usinage et de mise en forme primaire. Il s’agit aussi et surtout de définir les concepts et méthodes pour l’élaboration des outillages et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production.
Le but des séances de TP est de donner aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un dispositif expérimental, de conduire une expérimentation, de proposer en précisant les hypothèses les modèles permettant la description des phénomènes physiques mis en évidence, et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.
Ce module approfondit les compétences techniques et numériques liées à la conduite et au pilotage des machines en production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO), les procédés d’usinage et d'obtention de bruts. 
La comparaison aux modèles théoriques sera l’un des éléments de cette étude critique.

Il s'agit d'approfondir l’étude théorique des phénomènes physiques, mécaniques et métallurgiques des procédés tels que la fonderie, la plasturgie, la mise en forme par déformation plastiques ou l’usinage.
Il s’agit ensuite de définir les concepts et méthodes pour l’élaboration des outillages (moules, matrices, portes pièces, etc.) et des gammes de fabrication nécessaires à l’élaboration du processus de production complexe.

Présence de séquences d'application des éléments de cours à travers travaux pratiques et bureau d'étude. Différents TPs sont proposés par thématique enseignée.

• Formuler en autonomie un problème d'industrialisation pour répondre à un objectif donné, depuis la modélisation du procédé à la modélisation des sollicitations et conditions aux limites, en proposant une démarche de résolution associée ; 
• Mobiliser les concepts et connaissances théoriques ou pratiques pour comprendre un problème et le résoudre.
• Mettre en œuvre les outils de résolution de problème, analytiques, numériques ou expérimentaux, à un niveau de maîtrise : choix justifié d'outils existants ou réalisation ad hoc d'outils spécifiques et analyse critique des résultats ; 
• Concevoir et optimiser une solution scientifique et/ou technologique innovante dans une perspective de développement ou de recherche ; 
• Etudier les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ;
• Déterminer les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Elaborer finement les outillages et les gammes de fabrication de produit.

• Métallurgie Du minerai au matériau, Yves Bréchet, Alain Vignes, Jean Philibert, Pierre Combrade, André Michel, Jacques Bernard, Dunod, 2013
• Précis de Métallurgie - Élaboration, structures-propriétés, normalisation, J. Barralis, G. Maeder, Nathan, 2024
• L'emboutissage des aciers, Alain Col, Dunod, 2010
• Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Avoir suivi une formation de type M1 en Industrialisation ou fabrication mécanique ; 
• Connaissances approfondies sur les procédés d'usinage et de fabrication ; 
• Connaissance de base sur la conduite et le pilotage des machines de production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO) et les procédés d’usinage.

• TP Industrialisation (TP : 36h) : 
  • Optimisation des conditions de coupe ; 
  • Réglage d’une production sur MOCN (cotation de fabrication et réglage) ;
  • Fabrication et métrologie des cônes ;
  • Vibrations en usinage ;
  • Palpage sur MOCN ;
  • Mesure des efforts en usinage ;
  • Usinage de surface complexes, découpe par électroérosion à fil, fabrication additive, etc ; 
  • Mise en œuvre de centres d'usinage multi-axes.

Le module est dans la continuité du module du premier semestre d'industrialisation et des formations de niveau M1 en industrialisation. Des processus d’industrialisation plus complexes seront élaborés, tenant compte des variations géométriques et structurelles des pièces brutes.
Le but des séances de TP est de donner aux étudiants les démarches leur permettant d’appréhender un dispositif expérimental, de conduire une expérimentation, de proposer en précisant les hypothèses les modèles permettant la description des phénomènes physiques mis en évidence, et d’évaluer au travers d’une analyse critique les résultats obtenus.
Ce module approfondit les compétences techniques et numériques liées à la conduite et au pilotage des machines en production, en lien direct avec la fabrication assistée par ordinateur (FAO), les procédés d’usinage et d'obtention de bruts. 
La comparaison aux modèles théoriques sera l’un des éléments de cette étude critique.

Il s'agit d'acquérir la maitrise opérationnelle des moyens de production, depuis la programmation numérique à l’exécution du procédé en passant par son réglage. Un objectif important de ce module reste la transmission des savoirs et compétences en TP d'industrialisation.

Ce module se compose uniquement de séances de travaux pratiques.

• Etudier et maîtriser les procédés et processus de fabrication des pièces brutes, finies ou semi finies dans le cadre des relations entre produit, procédé et matériau ; 
• Déterminer les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Elaborer finement les outillages et les gammes de fabrication de produit ; 
• Régler et mettre en œuvre une production sur centre d'usinage multi-axes à commande numérique.

Industrialisation des produits mécaniques. 3 tomes : Claude Marty, Jean-Marc Linares - Hermes Science Publications

• Mécanique des solides indéformables
• Résistance des matériaux
• Introduction à la physique des procédés de fabrication

Les séances de construction de séquence permettent d'appliquer les démarches vues au premier semestre avec des objectifs ciblés sur les exigences du concours de l'agrégation. Préalablement à ces séances,  les référentiels spécifiques aux formations visées sont présentés par l'équipe enseignante et étudiés. 

• Référentiels et attendus du module (CM : 4h)
• Thème 1 : Mécanique et de la RdM (TP : 20h)
• Thème 2 : Industrialisation (TP : 12h)

Les objectifs de ce module sont d'analyser les contenus de référentiels de formation et de documents d'accompagnement, de définir les objectifs de séances de formation, de proposer et organiser un ensemble d'activités pédagogiques, dans le domaine des Sciences pour l'ingénieur, au niveau de l'enseignement secondaire.

Un apport préalable est apporté sur les référentiels, complété par une activité d'analyse et de synthèse des documents d'accompagnement sur les modalités pédagogiques et l’organisation des espaces d’enseignement.
Les séances suivantes sont dédiées à la présentation des séquences pédagogiques préparées en amont ou en temps limité par les étudiants sur des thèmes prédéfinis dans un référentiel donné.

• Etre capable d’élaborer une activité pédagogique à destination des élèves de l’enseignement du second degré : cycle terminal du baccalauréat général enseignement de spécialité SI, cycle terminal du baccalauréat STI2D ;
• Etre capable d’investir une situation d'enseignement en tant que futur professeur en maitrisant les référentiels d’enseignements, les modalités pédagogiques préconisées et les organisations des établissements d’enseignement secondaire.

• Arnaud Delaplace, Fabrice Gatuingt, Frédéric Ragueneau, Mécanique des structures Résistance des matériaux, Dunod 2008 
• Pierre Agati, Frédéric Lerouge, Marc Rossetto, Résistance des matériaux Cours, exercices corrigés et applications industrielles, Dunod 2008
• Jean-Pierre Cordebois, Fabrication par usinage, 2ème édition, Dunod, 2013

• Travail en projet collaboratif, autonomie ;
• Large spectre de compétences disciplinaires niveau master ;
• Elaboration de constructions de séquences pédagogiques.

• Entrainement aux épreuves écrites du concours sur des sujets types de  "Conception" : 
  • Bureaux d'études (BE : 16h)
• Accompagnement aux épreuves orales du concours : 
  • Communication (CM : 2h, TP : 4h)
• Accompagnement à l'établissement de prototypes pour l'épreuve orale de construction d'un dossier industriel :
  • TP programmation Arduino (CM : 4h, TP : 12h)
• Accompagnement tutoré pour l'épreuve orale de construction d'un dossier industriel : des plages de travail sont prévues à l'agenda mais l'élève s'organise de façon autonome en cohérence avec les besoins des partenaires associés ;  il n'y a donc pas d'heure de CM/TD/TP/BE classiques chiffrées : 
  • Construction d'un dossier technique pour l'agrégation
• Connaissance du métier pour la préparation aux épreuves orales : 
  • Cycle de rencontres métiers (fonctionnaire éthique) (CM : 10h)

Dans cette UE l'étudiant approfondira les compétences spécifiquement associées aux métiers de l'enseignement secondaire afin de se présenter au concours de l'agrégation externe SII option IM.   

• Entrainement aux épreuves écrites du concours sur des sujet-types de  "Conception" ;
• Accompagnement aux épreuves orales du concours ; 
• Accompagnement à l'établissement de prototypes pour l'épreuve orale de construction d'un dossier industriel ; 
• Accompagnement tutoré pour l'épreuve orale de construction d'un dossier industriel ; 
• Connaissance du métier pour la préparation aux épreuves orales.

Diverses modalités pédagogiques sont mise en œuvre ici : 

• situations guidées en BE ou en TP ; 
• situations autonomes tutorées en projet ;
• rencontres et conférences.

Lorsque le travail est à réaliser en autonomie, des plages sont identifiées dans l'agenda de la formation.  Cependant, il appartient aux étudiants de s'organiser avec les partenaires pour prévoir le jalonnage des projets ainsi que les périodes de travail.

• Compétences autour du concours de l'agrégation externe SII option IM

  • Maitriser les attentes rédactionnelles d'un sujet de concours ; 
  • Gérer le temps d'épreuve et optimiser ses réponses ; 
  • Maitriser les attentes du jury lors des épreuves orales du concours ; 
  • Comprendre les enjeux et fonctionnements des établissements scolaires et de leur communauté.

• Compétences disciplinaires (tout ou partie)

  • Analyser un système réel, modéliser et mettre en données le problème à résoudre, puis calculer ;
  • Concevoir et optimiser de systèmes mécaniques ;
  • Concevoir et programme des prototypes à des fins pédagogiques ; 
  • Expérimenter ;
  • Analyser et interpréter des données.

• Compétences en gestion de projets techniques 

  •  planifier, suivre ; 
  • établir une bibliographie et une veille technique autour du sujet abordé ; 
  • documenter ; 
  • avancer avec  autonomie et rigueur ;
  • communiquer à l'écrit et à l'oral efficacement.

• Compétences de travail en en équipe pluridisciplinaire

  • s'adapter au fonctionnement de l'équipe partenaire et aux outils associés ;
  • gérer les priorités ;
  • faire preuve d'esprit d’initiative et de sens des responsabilités.

• Compétences en communication 

  • rédiger un rapport écrit pour le concours ;
  • régiger des sujets et supports d'enseignements dans un contexte d'enseignement secondaire donné ; 
  • réaliser et maitriser une prestation orale pour le concours.

• Base de sujets et de rapports de jury en ligne  (www.devenirenseignant.gouv.fr) ;
• Pour les projets, la bibliographie ad hoc sera fournie par les partenaires.