M1 Ingénierie des Systèmes Mécaniques - Formation par Apprentissage

• L2 - Résistance des Matériaux
• L3 - Mécanique des Solides Déformables
• L1 - Statique des Solides

• Tenseur des déformations en grandes et petites transformations 
• Tenseur des contraintes, Diagramme de Mohr  
• Équations d’équilibre local , critère de résistance (Von Mises, Rankine, Tresca) 
• Loi de Hooke généralisée et liens avec la RDM 
• Équation de Navier, de compatibilité et de Beltrami 
• Résolution de problèmes d’élasticité (en contrainte et en déplacement**)**

Connaitre les bases de la mécanique des milieux continus et le vocabulaire associé**. Savoir** précisément  ce qu’est une déformation, une contrainte, une élongation dans le cas de sollicitations quelconques .

L’objectif principal est de clarifier sans ambiguïté  les notions fondamentales de la MMC pour mieux maitriser une discipline fondamentales de la mécanique comme la RDM (poutres), et mieux aborder d’autres disciplines cœur du diplôme comme la méthode des  éléments finis, la mécanique non linéaire et le calcul des structures minces (plaques, coques).

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• Comprendre les notions de contraintes, de déformations et d’élongation dans un solide. 
• Analyser l’état de contrainte dans un solide. 
• Appliquer les critères de résistance et de rigidité d’un solide constitué d’un matériau isotrope.  
• Concevoir un modèle analytique pour un solide de  géométrie simple, compatible avec les équations de la mécanique des milieux continus. 
• Rédiger une procédure de calcul en déplacement et/ou en contrainte pour résoudre analytiquement un problème simple de mécanique continu.
• Evaluer la cohérence des calculs en vérifiant les équations aux dimensions et les ordres de grandeur obtenues.

• Statique des fluides 
• Cinématique des fluides : vitesse, accélération, trajectoires, représentations lagrangienne et eulérienne, dérivée matérielle, débit 
• Dynamique des fluides parfaits : théorème des quantités de mouvement, efforts sur obstacle, relation de Bernoulli 
• Dynamique des fluides réels : équations locales du mouvement et solutions analytiques simples des équations de Navier-stokes pour les fluides visqueux newtoniens incompressibles  
• Pertes de charge dans les conduites

L’objectif principal est de fournir aux étudiants de Master les bases théoriques et analytiques de la mécanique des fluides incompressibles, en vue d’une application en modélisation, simulation et ingénierie**.**

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• Analyser des trajectoires en représentation eulérienne 
• Appliquer la relation de Bernouilli à des systèmes industriels 
• Mettre en œuvre des calculs de perte de charge dans des conduites  
• Modéliser des cas concrets en régime stationnaire 
• Rédiger une procédure de calcul analytiquement de quelques problèmes simples à partir des équations de Navier-Stokes
• Evaluer la cohérence des calculs en vérifiant les équations aux dimensions et les ordres de grandeur obtenues.

•  cours de mécanique des solides déformables (quantités d’intérêt et équations de l’élasticité linéaire).
• cours d'analyse sur les fonctions de plusieurs variables (différentiation, intégration, opérateurs différentiels, identités intégrales).
• cours de méthodes numériques (techniques d’interpolation, résolution de systèmes linéaires).
• bases en programmation, en particulier de méthodes numériques, idéalement en langage Python.

Cours et TD :
1. Equations aux dérivées partielles et leurs méthodes numériques de résolution,
2. Méthode des différences-finies 1D pour l’élasticité linéaire et la thermique,
3. Méthode des éléments-finis 1D pour l’élasticité linéaire et la thermique,
4. Méthode des éléments-finis 2D pour la thermique,
5. Méthode des éléments-finis 2D   pour l’élasticité linéaire.
TP :
• Utilisation, adaptation et création de programmes implémentant les méthodes des différences-finies 1D et des éléments-finis 1D et 2D vues en CM et TD,
• Programmation en langage Python

• Acquérir des notions élémentaires sur les équations aux dérivées partielles modélisant des phénomènes physiques,
• Connaître les principales méthodes numérique de résolution des EDP (principes et cas d’usage typiques),
• Savoir formuler et résoudre un problème 1D par la méthode des différences-finies,
• Savoir formuler et résoudre un problème 1D par la méthode des éléments-finis,
• Savoir formuler et résoudre un problème 2D par la méthode des éléments-finis,
•  Savoir résoudre numériquement des problèmes par l’emploi de programmes en langage Python.

Lors des Cours Magistraux, les concepts nécessaires à la formulation et à l'application des méthodes des différences-finies et des éléments-finis pour des problèmes en élasticité linéaire et en thermique sont exposés. Sur cette base, les étudiants consolident leur compréhension et leur faculté à employer ces méthodes en résolvant analytiquement différents problèmes concrets durant les séances de Travaux-Dirigés. Enfin, l'implémentation numérique en langage Python des méthodes permet d'automatiser la résolution de problèmes de taille quelconque.

Afin d'être immédiatement opérationnels lors des séances de Travaux Pratiques, les étudiants devront non seulement maîtriser la mise en œuvre des méthodes préalablement abordées en CM et TD, mais également comprendre et savoir modifier des scripts simples en langage Python.

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• G. Dhatt, G. Touzot, E. Lefrançois, Méthode des éléments finis, Hermés science, 2015.
• J.N. Reddy, Computational Methods in Engineering, CRC Press, 2024.

• Connaissance des liaisons (modélisation et solutions technologiques)
• Dimensionnement de liaisons (encastrement, pivot par roulements rigides et paliers lisses, glissière)
• Montage des roulements à contact oblique

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Méthode des éléments finis
Résistance Des Matériaux

• Rappel de l’élasticité théorique et les équations fondamentales   
• Résolution d’un problème : cas général 
• Principe des travaux virtuels 
• Structures de treillis 
• Elasticité 2D en contrainte plane et en déformation plane 
• Problème axisymétrique et solide 3D 
• Travaux pratiques avec le code ANSYS

• Comparer les résultats numériques et théoriques 

• Utiliser un logiciel de calculs par éléments finis standard (ANSYS) 

• Modéliser une structure par la méthode des éléments finis 

• Restituer une notice de calcul claire et synthétique 

• Contrôler la validité des résultats numériques  

• Évaluer la résistance et/ou la rigidité d’une structure. 

  L’objectif principal est d’appliquer la méthode des éléments finis afin de modéliser et d’analyser le comportement de structures mécaniques en élasticité linéaire par l’intermédiaire d’un logiciel de calculs par éléments finis standard (ANSYS)

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Le prérequis est le calcul différentiel et intégral des fonctions d’une part et l’algèbre linéaire en dimension finie d’autre part.

• Calcul différentiel et intégral

• Différentielle, Jacobienne, Hessienne 

• Théorème de Fubini, changement de variables 

  Champs de vecteurs

• Dérivation et intégration 

• Théorème de Stokes 

• Formes différentielles et théorème de Poincaré

  Formes bilinéaires et quadratiques 

• Signature, rang, changement de base 

• Réduction de Gauss 

• Réduction simultanée de deux formes quadratiques

L’objectif principal est de fournir les outils mathématiques fondamentaux pour la modélisation en mécanique et en ingénierie afin d’avoir une lecture critique d’un modèle mathématique utilisé en simulation. Il permet également d’harmoniser les niveaux des étudiants issus de filières diverses intégrant le M1 ISM. 

Identifier, réduire des formes quadratiques  

Appliquer le calcul différentiel et intégral 

Manipuler des champs de vecteurs  

Connaitre les outils mathématiques fondamentaux pour la modélisation en mécanique et en ingénierie.

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Travail en autonomie seul ou en groupe dans une salle informatique.
Rédaction des comptes rendus de TP.

• Gestion des stocks (Coût d'approvisionnement, Hypothèses de Wilson, Quantité économique)
• Outils de bases de la planification

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Niveau B1/B2 du CECRL : être capable de s’exprimer à l’oral et à l’écrit dans tous types de situations, comprendre tous types de documents sur une thématique donnée.

Poursuivre et enrichir ses connaissances et compétences linguistiques en anglais dans les domaines étudiés autour des 4 activités langagières que sont la compréhension orale, la production orale, la compréhension écrite et l’expression écrite.
Contenu et plan :
3 thématiques abordées dans le semestre, visant le niveau B2/C1 du CECRL :
•Réalité virtuelle / réalité augmentée
•L’aéronautique
•L’automobile.

1 TD de 2 heures par semaine (soit 15 TD de 2h chacun) Les cours entraînent les étudiants au 4 compétences (compréhension de l’oral et de l’écrit, production orale et écrite) Présentations orales individuelles de 5mn en début de cours Etude de documents (textes, audio, vidéo) et discussion ouverte sur les thématiques qu’ils abordent. Un travail spécifique et ponctuel en laboratoire de langues peut être proposé aux étudiants, visant l’étude de vidéos en anglais suivie d’une restitution à l’oral et/ou à l’écrit.

La grammaire anglaise de l’étudiant, S.BERLAND-DELEPINE & J-L. DUCHET, éditions OPHRYS Nombreux sites en ligne (news, TED Talks, exercices) indiqués en fonction des thématiques abordées 2 brochures de documents supports remises aux étudiants à la première séance et à apporter à chaque cours.

Outils de base de la conduite de projet, de la planification
Notions de la structure d'une entreprise

La première partie de ce module est le pilotage de projet en utilisant les outils de la qualité.
Programme de la partie Qualité : Outils de la qualité, suivi des risques, cadrage, scenarios de solutions.

La seconde partie porte sur le droit des entreprises. Elle a pour but d’initier les étudiants à des concepts de base relevant essentiellement du droit civil et du droit commercial et de donner des outils conceptuels permettant de traiter des questions juridiques rencontrées quotidiennement en droit des affaires. L’accent est mis sur l’aspect pluridisciplinaire du droit des affaires, aspect qui en constitue tout à la fois l’intérêt, mais également la difficulté. Ce cours alliant la théorie à la pratique s’appuie sur l’étude de cas tirés de la jurisprudence la plus récente en droit des affaires.
Introduction : la formation du droit, origines, sources, l’organisation juridictionnelle.
Le droit des contrats
Le droit des sociétés
La propriété intellectuelle et industrielle.

L'unité d'enseignement est décomposée de la manière suivante : 18h sur la partie qualité et 12h sur le droit des entreprise. En qualité, les cours-TD prennent appui sur des thèmes industriels réels.

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• AFNOR Bernard Froment : du manuel qualité au manuel de management L’usine nouvelle – Dunod : Cousty-Hougron : la conduite de projets
• Code civil Dalloz, 2020, Paris, éditions Dalloz. Code de la propriété intellectuelle, 2019, Paris, éditions Dalloz.
• Mémento droit commercial, 2019, Paris, éditions Francis Lefebvre. Loi Pacte et droit des affaires, 2019, Paris, éditions Francis Lefebvre.

• cours de mécanique des solides déformables (quantités d’intérêt et équations de l’élasticité linéaire).
• Bases en science des matériaux (cristallographie, métallurgie, essais mécaniques).

1. Généralités (notions de liaisons, architecture, échelles, propriétés physiques…)
2. Matériaux métalliques (liaisons, architecture, propriétés, exemples),
3. Matériaux céramiques (liaisons, architecture, propriétés, exemples),
4. Matériaux polymères (liaisons, architecture, propriétés, exemples),
5. Matériaux composites (classification, propriétés et exemples pour les différentes classes, comportement homogénéisé),
6. Comportements linéaires des matériaux (modèles tensoriels multiphysiques, élasticité linéaire anisotrope, thermique).
7. Procédés et traitements.

• Connaître les grandes classes de matériaux utilisés pour des applications mécaniques.
• Être capable de réaliser un choix éclairé de matériau pour une application donnée.
• Savoir modéliser les comportements linéaires, en particulier élastique, des matériaux.
• Connaître les différentes familles de procédés et traitements.

Lors des séances de Cours-TD des exercices permettent de mettre en œuvre les concepts et méthodes présentés lors des cours dans une finalité applicative de conception mécanique.

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• M.F. Ashby, D.R.H. Jones, Engineering Materials 2, 2013, Butterworth-Heinemann.
• J. Rösler , M. Bäker , H. Harders, Mechanical Behaviour of Engineering Materials, 2007, Springer.
• R.F. Tinder, Tensor Properties of Solids, 2008, Morgan Claypool Publishers.

• Connaissance des liaisons (modélisation et solutions technologiques)
• Géométrie des Engrenages
• Cotation
• Mécanique des solides

• Théorie des Mécanismes
• Équilibrage des engrenages.

Cours regroupant l'ensemble des étudiants du parcours, Travaux dirigés par groupes de 28 étudiants et Travaux pratiques par sous-groupes de 14 étudiants. Démarche pédagogique par projet initiée en Travaux dirigés à la suite des cours et poursuivie en Travaux Pratiques.

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Engrenages – Georges HENRIOT Systèmes mécaniques – Michel AUBLIN.

• Mécanique du point
• Outils de résolution d'équations différentielles

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Maîtrise d’ANSYS Workbench et d’un logiciel de CAO

L’objectif est de comprendre le rôle de l'optimisation dans le processus de conception d’une pièce mécanique. A l’issue du module, l’étudiant doit savoir formuler, classifier et résoudre les problèmes d’optimisation. Il doit également savoir utiliser l’optimisation topologique pour démarrer une conception et comprendre comment les plans d'expériences sont utilisés, notamment par ANSYS, pour résoudre des problèmes d’optimisation dimensionnelle.
Contenu et plan :
Rôle de l'optimisation dans le processus de conception
Formulation et classification des problèmes d’optimisation
Optimisation dimensionnelle et plans d'expériences
Méthodes pour la résolution des problèmes d’optimisation.

• Identifier les paramètres influençant la performance, le coût, la fabricabilité  et la durabilité d’une pièce, d’une structure, et les utiliser pour définir les objectifs et contraintes constituant un problème d’optimisation 
• Utiliser des outils numériques (ex. ANSYS) pour résoudre différents types de problèmes d’optimisation 
• Intégrer l’optimisation dans une démarche de conception pour générer des solutions innovantes et performantes 
• Structurer une démarche de conception intégrée reliant conception, calcul et optimisation   
• Comparer et améliorer des conceptions selon des objectifs et contraintes constituant un problème d’optimisation 
• Structurer une démarche de conception intégrée reliant conception, calcul et optimisation   
• Comparer et améliorer des conceptions selon des objectifs et contraintes constituant un problème d’optimisation

Les nouvelles connaissances acquises en cours sont directement appliquées, sur des cas pratiques, en TD-TP.

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• Craveur, J. C., Bruyneel, M., & Gourmelen, P. (2014). Optimisation des structures mécaniques: Méthodes numériques et éléments finis. Dunod.
• Boisseau, Ph (2016)La conception mécanique - 2e éd. - Méthodologie et optimisation. Dunod.

Méthodes de planifications des besoins et des ressources (MRP 1 et 2)
Outils de base de la planification de projet (PERT, GANTT)
Gestion des stocks (quantité économique)

Calcul de besoin en composants avancé (avec rebuts et pertes)
Planification de projet (GANTT, PERT Probabilisé)
Implantation
Politiques d'approvisionnement
Ordonnancement.

• Savoir modéliser un processus de production avec pertes et rebuts,
• être capable de planifier les besoins et les charges de production,
•  maîtriser les techniques d’ordonnancement selon différentes règles de priorité,
• vérifier la cohérence entre les charges calculées et les capacités disponibles.

Les notions vues en cours seront appliquées sous forme d'exercices en TD, certaines méthodes seront mises en œuvre en TP.

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• Organisation et Gestion de la Production, Georges JAVEL
• Management Industriel et logistique, Gérard BAGLIN, Olivier BRUEL
• Gestion de Production, Alain COURTOIS, Maurice PILLET, Chantal MARTIN-BONNEFOUS.

• Analyse des systèmes
• Connaissance de solutions technologiques

• Méthodologie de Conception (Conventionnelle et application 3D)
• Méthode TRIZ (Optimisation et innovation)
• Applications à des systèmes industriels.

Cours regroupant l'ensemble des étudiants du parcours, Travaux dirigés par groupes de 28 étudiants et Travaux pratiques par sous-groupes de 14 étudiants. Démarche pédagogique par projet initiée en Travaux dirigés à la suite des cours et poursuivi en Travaux Pratiques.

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• Système TRIZ de stimulation, de créativité et d'aide à l'innovation – Claude MEYLAN
• Méthodologie et optimisation – Philippe BOISSEAU 40 principes d'innovation – Guenrich ALTSHULLER
• L'accompagnement des projets d'innovation – Jean-Claude BOLDRINI.

• Analyse des systèmes
• Connaissance de solutions technologiques

Simulation numérique fluide - Expérimentations  – Motorisation, Propulsion et composants en aéronautique

Travail en autonomie seul ou en groupe dans une salle informatique.
Rédaction des comptes rendus de TP.

Être en alternance.

• Principes de savoir-être en contexte industriel
• Posture et communication au quotidien 
• Règles implicites d’une équipe technique
• Reporting simple et échanges réguliers
• Gestion du temps et priorités 
• Attitude proactive

• Développer une posture professionnelle adaptée,
• Communiquer efficacement,
• S’intégrer à une équipe technique,
• Gérer son temps,
• Adopter les codes du travail en entreprise.

Communication professionnelle, travail d’équipe, autonomie, organisation, prise d’initiative.

Notions techniques de base du domaine étudié

• Lecture de consigne 
• Bonnes pratiques (versions, tests, documentation) 
• Interaction avec un superviseur 
• Mini-missions encadrées

• Comprendre une consigne technique,
• Apprendre à utiliser les outils de travail de l’entreprise,
• Réaliser des tâches simples,
• Documenter son travail,
• Collaborer avec un référent technique.

• Analyse de tâche,
• Usage des outils métier (Git, tickets, documentation),
• Rigueur,
• Démarche technique,
• Restitution claire.

Journal d’activité ou notes régulières

• Structure d’un mémoire M1 
• Description d’une situation professionnelle 
• Mise en contexte 
• Démarche suivie 
• Résultats et apprentissages 
• Mise en forme

• Structurer un rapport professionnel,
• Décrire une mission technique simple,
• Synthétiser une méthode et des résultats,
• Adopter un style clair.

• Rédaction technique,
• Synthèse,
• Structuration,
• Communication écrite professionnelle.

Mémoire finalisé

• Éléments clés d’une soutenance 
  Organisation du discours 
• Design des slides 
• Entraînement à l’expression orale

• Présenter et expliquer son travail,
• Structurer un propos simple,
• Gérer le temps de parole,
• Répondre à des questions de base.

Communication orale, synthèse, présentation de résultats, interaction avec un jury.