2017-2018 / MECA0031-2

Kinematics and dynamics of mechanisms

Durée

30h Th, 20h Pr, 40h Proj.

Nombre de crédits

 Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité5 crédits 
 Master en ingénieur civil biomédical, à finalité5 crédits 
 Master en ingénieur civil en informatique, à finalité 5 crédits 
 Master en ingénieur civil mécanicien, à finalité5 crédits 

Enseignant

Olivier Bruls

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Ce cours vise à familiariser l'étudiant avec les techniques d'ingénierie utilisées pour la conception de systèmes articulés, notamment dans les domaines de la construction automobile (motorisation, suspension), de l'aéronautique (trains d'atterrissage, volets), des techniques spatiales (structures déployables), du biomédical (biomécanique du mouvement humain), de la robotique ou encore des éoliennes.

  • Généralités : historique, domaines d'application, topologie d'un mécanisme, degrés de liberté, coordonnées généralisées
  • Cinématique : corps rigide (rotations finies, calcul de position, vitesse et accélération), systèmes multicorps, analyse en coordonnées absolues
  • Dynamique : principes de d'Alembert et de Hamilton, dynamique du corps rigide, traitement des contraintes cinématiques (élimination des contraintes, méthode des multiplicateurs de Lagrange), méthode des coordonnées absolues pour les systèmes multicorps
  • Systèmes flexibles : systèmes élastiques discrets, méthode des éléments finis non-linéaires (mesures de déformation, discrétisation spatiale, élément de barre, élément de poutre), technique du super-élément (formulation dans un repère corotationnel, réduction modale)
  • Méthodes de résolution numérique : algorithmes d'intégration temporelle pour les équations différentielles ordinaires et pour les équations algébro-différentielles
  • Introduction à la dynamique des systèmes mécatroniques : modélisation couplée d'un mécanisme et de son système de contrôle (capteurs, actionneurs, contrôleurs)
  • Application à des problèmes relevant de la technique automobile, de l'aéronautique, des techniques spatiales et du biomédical

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

  • Maîtrise des concepts théoriques de base en cinématique et dynamique des mécanismes
  • Compréhension des méthodes utilisées pour l'analyse et la simulation de systèmes multicorps
  • Utilisation d'un logiciel de simulation par ordinateur pour résoudre des problèmes pratiques d'ingénierie

Savoirs et compétences prérequis

  • Algèbre linéaire
  • Analyse numérique
  • Mécanique rationnelle
  • Mécanique du solide
  • Méthode des éléments finis
  • Programmation MATLAB

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Séances d'exercices. Séances sur ordinateur pour l'utilisation du logiciel SAMCEF/MECANO (www.samtech.com). Travail pratique à réaliser par groupe de deux étudiants avec les logiciels MATLAB et SAMCEF/MECANO.

Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)

Le cours comprend

  • Des séances de cours théoriques
  • Des séances de répétition
  • Des séances de laboratoire sur ordinateur pour l'introduction au logiciel SAMCEF/MECANO
  • Deux travaux à réaliser par groupe de deux étudiants avec les logiciels MATLAB et SAMCEF/MECANO. Des séances sont prévues pour le suivi et les réponses aux questions.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

  • Les notes de cours seront disponibles à la centrale des cours.
  • Livre de référence : M. Géradin, A. Cardona, Flexible Multibody Dynamics - A Finite Element Approach, John Wiley and Sons, Chichester, 2001.

Modalités d'évaluation et critères

Deux éléments sont pris en considération pour l'évaluation

  • l'examen oral de théorie (50%)
  • le rapport et la défense orale des deux travaux (50%)

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Pour les travaux pratiques, les étudiants sont invités à se procurer les logiciels MATLAB et SAMCEF Student.

Contacts

Olivier BRULS : o.bruls@ulg.ac.be