M2 Ingénierie de la Conception et de la Modélisation en Mécanique - Apprentissage

Vibrations des structures conservatives, calcul des structures, Méthode des Eléments finis

Applications à la conception, au calcul et à l’identification des structures.

1. Bref rappel de la dimension 1 avec son aspect fréquentiel. Fonction de réponse en fréquence. Coefficient d’amplification dynamique. Déphasage.
2. Cas des systèmes discrets. Prise en compte de l‘amortissement. Hypothèse de Basile et amortissement modal. Découplage modal.
3. Matrice de flexibilité dynamique.
4. Dynamique de quelques systèmes continus amortis.
5. Méthodes Numériques avancées pour des problèmes modaux de grande dimension.

L’objectif de ce module est d’apporter aux étudiants les éléments de dynamique linéaire des structures dans les cas discret et continu essentiellement d’un point de vue modal et fréquentiel.

Le cours progresse selon le plan annoncé sur les aspects analytiques puis sur les aspects numériques. Chaque nouveau concept ou résultat est alors illustré au fil du cours par des exercices d'application en interaction forte avec les étudiants.

• Identifier et interpréter la fonction de réponse en fréquence d’un système mécanique.
• Évaluer le coefficient d’amplification dynamique et le déphasage dans des systèmes à une dimension.
• Relier les phénomènes vibratoires aux applications de conception et de calcul des structures.

Basic Structural Dynamics Author(s): James C Anderson, F. Naeim Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Inc.
Jean Lerbet: Cours Polycopié

Calcul des structures, RDM.

1. Viscoélasticité : modèles de Kelvin-Voigt et de Maxwell généralisés, notion de temps caractéristique
2. Elastoplasticité : modèle de von Mises, modèles de type Drucker-Prager, lois d’écoulement associées et non-associées. Résolution de problèmes simples
3. Thermodynamique des milieux continus : Inégalité de Clausius-Duhem, lois d’état
4. Transformations finies : Tenseurs de Lagrange, d’Almensi, de Cauchy-Green droit et gauche. Différents tenseurs de contraintes, en configurations matérielle et spatiale
5. Modèles hyperélastiques : basés sur les invariants (néo-Hooke, Mooney-Rivlin, Blatz-Ko, etc), et basés sur les élongations principales (Ogden, Hencky). Décomposition volumique/isochore
6. Résolution de problèmes simples en transformations finies
7. Mécanique du contact : avec et sans frottement

Permettre aux étudiants développer des compétences en mise en œuvre des codes de calcul et de simulation pour des problèmes mécaniques ou en sciences des matériaux incluant la non-linéarité.

Ces connaissances sont nécessaires pour une poursuite en thèse, et/ou dans un milieu de recherche et développement à haute exigence technique.

La formation se déroule en cours TD de manière à intégrer dans le cours de des exemples et des exercices d’application. Des mises en œuvre de calculs non linéaires sous ANSYS serviront à illustrer le cours de manière pratique.

Analyser, vérifier des résultats analytiques en petites et grandes déformations

Concevoir Un modèle non linéaire matériau et/ou géométrique

Communiquer des ordres de grandeur de résistance et de déformation

Dimensionner analytiquement un solide de géométrie simple pouvant subir des non linéarités

• Méthode des éléments finis, Dhatt, Touzot, Lefrançaois
• Calcul des structures (notes de cours)
• Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures, Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran
• Nonlinear Finite Element Methods, Peter Wriggers
• The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals, Olek C Zienkiewicz, Robert L Taylor, J.Z. Zhu

Savoir-faire élémentaire dans l’usage d’un code de calcul par éléments finis (Ansys de préférence).
Connaissances de base de la formulation de la méthode des éléments finis pour la mécanique.

Les problématiques de calcul mécanique abordées concerneront des thèmes tels que :

• Le marché de l'Ingénierie Assistée par Ordinateur (IAO) ;
• Bonnes pratiques de maillage ;
• Calculs de structures minces ou élancées 
• Impact ;
• Analyse modale pratique ;
• Rupture fatigue ;

Savoir communiquer efficacement des résultats scientifiques et techniques à l’oral et à l’écrit

Chaque thème est abordé par séance de 4h. Après une présentation sous forme de CM (1h), les concepts sont appliqués en TD (1h) et mis en œuvre, en petits groupes, en TP (2h).

UE mutualisée avec le parcours FA (PR1103)

Analyser un problème industriel donné, le Décomposer en plusieurs tâches et sous-tâches

Appliquer les connaissances acquises en méthode des éléments finis, Utiliser un code commercial (Ansys par exemple)

Concevoir un modèle numérique compatible avec le problème structurel posé

Rédiger une procédure de calcul pour un problème donnée, Synthétiser les résultats obtenus

Evaluer la cohérence des calculs en vérifiant les ordres de grandeur obtenus

The Finite Element Method, O.C. Zienkiewicz and R.L. Taylor
Modélisation des structures par éléments finis, J.L. Batoz et G. Dhatt
Introduction à la méthode des éléments finis, J-Ch. Cuillière

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

Outils de base de la conduite de projet, outils de planification, notions de la structure d'une entreprise.

Management d’équipe, définition et création d’un avant- projet, management de projet
Rappels d’outils de la qualité, cadrage d’un projet, gestion d’une équipe de travail, évaluation des risques d’un projet.

Comprendre les principes fondamentaux du management appliqués à la qualité.

Cours-TD en prenant appui sur des thèmes industriels réels.

UE mutualisée avec le parcours FA (PR1103) et IDI (PR1104)

AFNOR Bernard Froment : du manuel de la qualité au manuel de management
Eyrolles : Jean-Claude Corbel : management de projet

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.

Objectifs pédagogiques
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.
Une préparation au TEST TOEIC s’articulera autour d’un renforcement grammatical et d’un entraînement spécifique à la compréhension de l’anglais à l’oral et à l’écrit.

Contenu et plan :
2 thématiques dans le semestre :
• La protection des données (Data Privacy issues)
• L’intelligence artificielle

• Entraînement au TEST TOEIC en laboratoire de langues.

24 étudiants par TD 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 Étude de documents (textes, audio, vidéo) et discussion ouverte sur les thématiques qu’ils abordent. Un travail spécifique en laboratoire de langues (24 postes maxi) sera proposé aux étudiants pour s’entraîner au TEST TOEIC sur un logiciel dédié (Test Simulator). PAS D’EXAMEN FINAL. Le contrôle continu de chacune des 4 compétences compte pour 100% de la note. Un test de type TOEIC sera inclus dans le contrôle continu pour évaluer les compétences de compréhension de l’anglais oral et écrit. Seulement 2 absences non justifiées sont autorisées. En cas d’absences régulières non justifiées, l’étudiant passe automatiquement en session de rattrapage.

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

Connaissance du contexte règlementaire en France, instances, organisation administrative

Objectifs pédagogiques
Contenu et plan : Présentation des conditions réglementaires, juridiques de positionnement et de stratégie de l’entreprise, en particulier dans une démarche entrepreneuriale
Plan : Le cadre réglementaire des entreprises
• Définition, rôle, dimension patrimoniale, impact dirigeant
• Formes juridiques, contexte juridique d’intervention (contrat, règles fiscales, TVA)
• Cadre social des dirigeants, statuts, salarié, indépendant, droits sociaux, coût salarial
• Business Model, investissement, fonctionnement bilan et compte de résultat
• Positionnement et stratégie, (Forces de Porter, matrice BCG, Blue Ocean).

Déroulé à travers 2 séquences : • Cours théorique avec transmission des connaissances par des exemples, explication et présentations 6 Séquences de Cours Magistraux • Sessions de TD avec cas pratique de montage d’une démarche entrepreneuriale par des étudiants pour créer leur propre job d’étudiant.

Boissin J.-P., « Les croyances des étudiants envers la création d’entreprise. Un état des lieux », Revue française de gestion, no 180, 2007/11, pp. 25-43.
Michael Porter, L'avantage concurrentiel. Comment devancer ses concurrents et maintenir son avance (1986) Dunod, 2003.
W Chan Kim, Renée Mauborgne (2010), Stratégie océan bleu : Comment créer de nouveaux espaces stratégiques, Pearson Education, London

Méthodes de planifications des besoins et des ressources (MRP 1 et 2)
Outils de la planification de projet (PERT, GANTT)

1. Implantation des moyens de production
2. Le juste à temps ou Lean Manufacturing
3. L’équilibrage des flux de production
4. Politiques d’approvisionnement

Comprendre les logiques d’organisation des systèmes de production et leurs implications. Former à l’utilisation des méthodes d’agencement et d’équilibrage des lignes de production. Initier aux outils du Lean Management et du Juste-à-temps pour améliorer la performance industrielle. Développer la capacité à choisir et justifier une politique d’approvisionnement adaptée aux besoin de l’entreprise.

Identifier les types d’implantation et leurs impacts sur les flux de production. Comprendre les principes et la philosophie du Juste-à-Temps. Distinguer les politiques d’approvisionnement

Utiliser des méthodes d’implantation adaptées (Antériorités, Kuziack, King), appliquer les outils du JAT (KANBAN, 5S, SMED, TPM), calculer les pertes d’équilibrage.

Concevoir une implantation adaptée à un système de production donné, proposer une politique d’approvisionnement optimisée.

Etre capable d’expliquer les principes d’organisation de la production, les méthodes d’implantation et les outils du Juste-à-temps à différents interloculeurs (collègues, supérieurs, partenaires).

Organiser les flux de production, planifier les approvisionnements, mettre en place des outils d’amélioration continue.

Savoir analyser les performances d’un système de production, identifier les dysfonctionnements (déséquilibres, surstocks, gaspillages) et proposer des actions d’amélioration continue.

Orgnanisation et gestion de la production, Georges JAVEL

Gestion de production, Alain COURTOIS, Maurice PILLET, Chantal MARTIN-BONNEFOUS

Modélisation et solutions technologiques des liaisons
Dimensionnement de liaisons sans précontrainte
Cotation des pièces
Théorie des mécanismes

1. Conception d'une liaison par roulements à contact oblique avec précontrainte
2. Systèmes de transmission de puissance avec et sans contact
3. Cotation des systèmes
4. Choix de composants mécaniques.

Développer une approche intégrée de conception, reliant théorie des mécanismes et solutions technologiques.

Cours regroupant l'ensemble des étudiants du parcours, Travaux dirigés par groupes de 24 étudiants et Travaux pratiques par sous-groupes de 12 étudiants. Démarche pédagogique par projet initiée en Travaux dirigés à la suite des cours et poursuivi en Travaux Pratiques.

• Concevoir et dimensionner des liaisons mécaniques avec précontrainte.
• Analyser et comparer des systèmes de transmission de puissance.
• Appliquer les règles de cotation fonctionnelle aux systèmes mécaniques.
• Sélectionner des composants adaptés en tenant compte des contraintes techniques et économiques.
• Intégrer les connaissances théoriques et technologiques dans une démarche de conception complète.

Systèmes Mécaniques – Michel AUBLIN
Guide des sciences et technologies industrielles – Jean-Louis FANCHON
Spécification géométrique des produits – Pierre BOURDET et Fabien SCHNEIDER
Cotation de fabrication avec la norme iso – Bernard ANSELMETTI

Conception de systèmes
Logiciel de CAO

Ingénierie numérique et collaborative
Modélisation avancée de l'information pour l'ingénierie des systèmes
Système d'information PDM/PLM
Méthodes et outils d'Eco-Conception
Applications à des systèmes industriels.

Comprendre les principes de l’ingénierie numérique et collaborative.

Cours regroupant l'ensemble des étudiants du parcours, Travaux dirigés par groupes de 24 étudiants et Travaux pratiques par sous-groupes de 12 étudiants. Démarche pédagogique par projet initiée en Travaux dirigés à la suite des cours et poursuivi en Travaux Pratiques.

• Analyser et modéliser des systèmes complexes avec des outils numériques avancés.
• Utiliser un environnement PDM/PLM pour gérer données et cycle de vie produit.
• Appliquer les méthodes d’éco-conception et réaliser une ACV.
• Intégrer des outils d’IA dans la conception et l’optimisation de systèmes industriels.
• Collaborer efficacement dans un projet numérique distribué.

Eco-Conception – Philippe SCHIESSER
Le projet PLM par expérience – Denis DEBAECKER
Intégration MBSE et PLM – Conférence CSD&M
Conception et ingénierie numérique collaborative – Yvon GARDAN
Usine du futur, stratégie et déploiement – Eric MARTIN

Connaissance des matériaux
Calcul des structures minces
Mécanique des solides indéformables

1. Optimisation du choix des matériaux et homogénéisation
2. Modélisation des sollicitations cumulées
   Elasticité et plasticité des matériaux métalliques (analyse limite)
3. Mécanique linéaire de la rupture
4. Dimensionnement des matériaux sandwich.

Optimiser le choix des matériaux en fonction des contraintes mécaniques, économiques et environnementales.

Cours regroupant l'ensemble des étudiants du parcours, Travaux dirigés par groupes de 24 étudiants et Travaux pratiques par sous-groupes de 12 étudiants. Démarche pédagogique par projet initiée en Travaux dirigés à la suite des cours et poursuivie en Travaux Pratiques.

UE mutualisée avec le parcours FA (PR1103)

• Sélectionner et optimiser les matériaux en fonction des contraintes.
• Appliquer les méthodes d’homogénéisation pour composites et matériaux hétérogènes.
• Modéliser les sollicitations cumulées et anticiper la fatigue des matériaux.
• Analyser le comportement élastique et plastique des matériaux métalliques.
• Évaluer la résistance à la rupture et la propagation des fissures.
• Dimensionner des structures en matériaux sandwich pour des applications industrielles.

Choix des matériaux en conception mécanique – J. M. ASHBY
Matériaux composites – Claude BATHIAS
Elasticité, plasticité – André ZAOUI
La rupture des matériaux – Clément LEMAIGNAN
Assemblage des matériaux composites - CETIM

Maîtrise d’ANSYS Workbench et d’un logiciel de CAO, Optimisation des structures(M1)

Du besoin à la géométrie : Analyse fonctionnelle d‘un cahier des charges, analyse cinématique, croquis

De la géométrie à la pièce initiale : CAO, assemblage, calculs dynamique rigide et éléments finis

De la pièce initiale à la pièce optimale : Optimisations topologique et dimensionnelle

1. Amener l’étudiant à comprendre et appliquer une démarche complète de conception intégrée
2. Développer la capacité à utiliser efficacement les outils de CAO, de simulation et d’optimisation
3. Favoriser l’analyse critique des résultats de calcul pour orienter les choix de conception
4. Initier à une approche systémique reliant besoin, conception, validation et amélioration du produit

Interpréter un cahier des charges, analyser les besoins et les comportements mécaniques

Utiliser efficacement les outils de CAO, simulation et calcul (Dynamique rigide, EF)

Concevoir des pièces et assemblages intégrant des contraintes fonctionnelles et structurelles

Présenter et justifier une démarche de conception et d’optimisation

Structurer une démarche de conception intégrée reliant conception, calcul et optimisation

Évaluer la performance des conceptions et proposer des améliorations via l’optimisation

Boisseau, Ph (2016) La conception mécanique - 2e éd. - Méthodologie et optimisation. Dunod

Les concepts sont entièrement redéfinis, une formation générale en mécanique suffit pour suivre ce module.

Notions générales sur les différents types de transfert de chaleur. Conduction, convection, rayonnement.

• Mécanismes des transferts de chaleur par conduction, loi de Fourier. Etablissement de l'équation générale de la conduction de la chaleur. Résolution en conduction stationnaire 1D : milieux plans, cylindriques et sphériques, résistances thermiques, résistances de contact.
• Convection thermique : description, loi de Newton, couche limite thermique, nombres adimensionnels (Nu, Re, Gr, Pr…) et estimation du coefficient de convection thermique.
• Introduction à la conduction instationnaire : bloc isotherme.
• Modélisation d’ailettes de refroidissement.
• Introduction aux échanges de chaleur par rayonnement.

Le cours est destiné à donner au étudiants de ce M2 centré sur le mécanique des solides les éléments de base de thermique en interaction faible avec la mécanique des solides.

Déroulement classique en cours et TD.

• Identifier et distinguer les trois modes de transfert de chaleur : conduction, convection et rayonnement.
• Expliquer les principes physiques associés à chaque mécanisme et leurs domaines d’application.

Expérience de M1 en entreprise

Posture d’ingénieur

Communication inter-équipes

Autonomie et responsabilité

Gestion de situations délicates

Feedback avancé

Organisation personnelle efficace

• Adopter une posture d’ingénieur junior
• Communiquer avec plusieurs équipes
• Gérer des responsabilités techniques simples
• Représenter l’entreprise avec professionnalisme

• Leadership débutant
• Communication avancée
• Prise de décision
• Autonomie
• Gestion d’interactions complexes

Maîtrise des outils de base de l’entreprise

Analyse d’un besoin ;

Participation à un sous-projet ;

Documentation avancée ;

Validation et tests ;

Interaction avec des équipes expertes ;

Utilisation approfondie des outils métier.

• Conduire une mission technique complète
• Rédiger des spécifications simples
• Collaborer avec des ingénieurs seniors
• Appliquer des procédures de qualité internes

• Spécification
• Analyse
• Mise en œuvre technique
• Tests
• Documentation professionnelle

Mémoire de M2

Structure d'une soutenance M2 ;

Mise en valeur de la problématique et de la solution ;

Discours professionnel ;

Réponses aux questions exigeantes ;

Bonnes pratiques graphiques.

• Conduire une soutenance de niveau ingénieur
• Défendre une solution technique
• Répondre à des questions expertes
• Structurer un discours convaincant

• Argumentation
• Communication avancée
• Synthèse
• Gestion du stress
• Présentation technique