Durée
30h Th, 12h Pr, 18h Proj.
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Le premier objectif du cours est de présenter une revue critique des différentes méthodes numériques de résolution de problèmes d'optimisation de structure ou de problèmes multidisciplinaires.
Un second objectif important est de familiariser les participants à l'introduction de concepts d'optimisation dans les processus de conception en ingénierie en aéronautique ou en mécanique. Les concepts de base sont illustrés dans le cours par la résolution de problèmes simples. Des exemples d'applications industrielles sont proposés pour démontrer le haut niveau d'efficacité atteint par les méthodes numériques modernes. La plupart des exemples appartiennent au domaine de l'optimisation des structures et utilisent la méthode des éléments finis. Toutefois les mêmes principes peuvent être appliqués à d'autres domaines de l'ingénierie de structures, des systèmes électromagnétiques ou de problèmes multidisciplinaires.
Table des matières
Première partie (P. Tossings) : quelques méthodes numériques pour la résolution de problèmes d'optimisation
- Fundamentals of Mathematical Programming (including KKT conditions)
- Unconstrained Optimization: Gradient Methods (including conjugate directions)
- Line Search Techniques
- Unconstrained Optimization: Newton, Newton-like and Quasi-Newton Methods
- Quasi-Unconstrained Optimization
- General Constrained Optimization: Dual Methods
- General Constrained Optimization: Transformation Methods (including SLP and SQP)
Deuxième partie (P. Duysinx) : application de l'optimisation numérique à la conception en ingénierie
- L'optimisation en conception et ingénierie
- Défintion et notions fondamentales
- Critère d'optimalité
- Analyse de sensibilité de modèle Eléments Finis
- Approximations structurales
- Résoudre efficacement les sous problèmes CONLIN and MMA à l'aide d'un solveur dual
- Introduction à l'optimisation de forme
- Introduction à l'optimisation topologique
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
A l'issue du cours, les étudiants seront familiarisés avec les concepts fondamentaux de l'optimisation appliqués à la résolution de problèmes d'ingénierie.
Ils seront capables de :
- comprendre les principes des algorithmes et méthodes d'optimisation,
- développer des solutions à des problèmes simples de conception optimale ou d'identification (y compris un programme informatique dans un langage tel que MATLAB),
- choisir des formulations adéquates et des algorithmes de résolution efficaces pour résoudre leurs propres problèmes en utilisant des produits commerciaux,
- s'initier à l'utilisation d'un logiciel industriel d'optimisation (NX-TOPOL).
Savoirs et compétences prérequis
- Analyse mathématique de fonctions réelles de variables réelles
- Algèbre matricielle
- Programmation sous MATLAB (niveau de base correspondant aux formations de mise à niveau proposées aux étudiants n'ayant pas suivi le début de leur cursus à l'ULiège)
- Connaissance de base de la méthode des éléments finis
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
- Cours magistraux illustrés d'applications
- Travaux dirigés sur ordinateur
- Pour les étudiants non initiés à MATLAB et à la méthode des Eléments Finis, la participation aux formations de mise à niveau proposées par la faculté est vivement conseillée ou de lire par soi-même les cours de remise à niveau.
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)
Enseignement en présentiel.
Une présence de 60% aux travaux dirigés est obligatoire pour accéder à l'examen oral (attestation via signature d'une feuille de présences).
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Les copies des transparents des deux enseignants sont disponibles en ligne sur la plateforme eCampus.
Ceux du professeur Duysinx sont aussi accessibles sur le site du service d'ingénierie des véhicules terrestres www.ingveh.ulg.ac.be.
Les notes de cours sont en anglais.
Ouvrages de référence (non obligatoires)
- Programmation mathémtique: théorie et algorithmes (Tome 1). M.Minoux. Dunod, Paris, 1983.
- Foundations of Structural Optimization: A Unified Approach. A.J. Morris. John Wiley & Sons Ltd, 1982
- Haftka, R.T. and Gürdal, Z., Elements of Structural Optimization, 3rd edition, Springer, 1992
- J. Nocedal and S. Wright. Numerical Optimization. Springer 2006.
Modalités d'évaluation et critères
- Un examen oral de théorie est organisé pendant la session de janvier ; il compte pour 60% de la note finale.
- L'évaluation des travaux dirigés sur ordinateur repose sur les résultats de l'analyse de rapports, éventuellement nuancés sur base d'une discussion de ces rapports incluse dans l'examen oral ; cette évaluation compte pour 40% de la note finale.
- La participation à au moins 60% des séances de travaux pratiques est indispensable pour présenter l'examen oral.
- La réussite de l'examen oral de théorie ET celle des travaux dirigés est nécessaire pour acquérir les crédits associés au cours.
- La note de travaux pratiques sur ordinateur n'est pas modifiable pour la seconde session.
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Le cours est organisé les mardis (13h45 -17h45) du premier quadrimestre (17 septembre - 17 décembre).
Les séances présentielles incluent du temps d'encadrement pour l'accompagnement de la réalisation des travaux sur ordinateur.
Une séance questions/réponses est prévue lors du dernier cours.
L'examen oral est programmé lors de la session de janvier.
L'évaluation des travaux sur ordinateur repose sur la remise de rapports (début novembre pour la première et début janvier pour la seconde) ; elle peut faire l'objet d'un feedback oral à la demande de l'étudiant et/ou d'une discussion d'approfondissement incluse dans l'examen oral.
Contacts
Pierre Duysinx
- LTAS-Automotive Engineering
- Institut de Mécanique B52 0/514
- Tél : 04 366 9194
- Email : P.Duysinx@ULiege.be
Patricia Tossings
- Mathématiques Générales
- Institut de Mathématique B37 0/57
- Tél : 04 366 9373
- Email : Patricia.Tossings@ULiege.be
Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session de mai-juin
Méthodes d'apprentissage mises en œuvre : enseignement à distance
Le cours a été dispensé au Q1 et ne nécessite pas d'adaptation
Matière de l'évaluation
Même matière qu'en janvier
Méthodes d'évaluation
Session de juin
La première session d'examens a eu lieu en janvier
Session de septembre
Si les conditions sanitaires le permettent, la deuxième session se déroulera de manière classique sur la base de l'évaluation des devoirs et des rapports de laboratoire et d'un examen oral selon le contrat pédagogique. L'examen oral comprend une question sur la théorie et un exercice à résoudre pendant la demi-journée.
Contact
Pierre Duysinx email: p.duysinx@uliege.be téléphone portable: 0475 98 22 87 Acronyme SKYPE: pierreduysinx Lien LIFESIZE: https://call.lifesizecloud.com/1230571
Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session août-sept
Matière de l'évaluation
Le cours ayant été donné en présentiel au Q1, l'examen porte sur la même matière que lors de la session de janvier 2020. La liste de questions est conservée.
Les étudiants devront répondre à une question de cette liste sur chacune des deux parties du cours, avec l'enseignant concerné. Le temps accordé pour chaque question sera de maximum 30 minutes, incluant une brève préparation (maximum 5 minutes). Pour leur présentation, les étudiants pourront partager un document (power point ou pdf) qu'ils auront préparé pour discuter avec le professeur. Les étudiants peuvent préparer eux-même ces documents à l'avance. L'utilisation de notes manuscrites scannées en PDF est encouragée. L'utilisation des copies des slides des professeurs est tolérée.
Les deux questions compteront de façon égale dans l'évaluation orale.
Les devoirs ne peuvent être représentés une seconde fois, mais le poids relatif des projets dans la cote finale pourra être réduit, toujours au bénéfice de l'étudiant.
Méthodes d'évaluation (et plateforme utilisée)
Examen oral via la plateforme LIFESIZE
Salle P. Tossings : https://call.lifesizecloud.com/4378896 (pas de mot de passe)
Salle P. Duysinx : https://call.lifesizecloud.com/4378874 (pas de mot de passe)
Contact(s)
Pierre Duysinx email: p.duysinx@uliege.be Mobile phone: +32 475 98 22 87 Acronyme SKYPE: pierreduysinx Link LIFESIZE: https://call.lifesizecloud.com/1230571
Notes en ligne
Site web du cours
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