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Master Recherche MEGA Génie Mécanique

 

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Spécialité GENIE MECANIQUE

Responsable de la spécialité : Pr Louis JEZEQUEL
Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes
Ecole Centrale de Lyon Bât. H10
36 avenue Guy de Collongue
69134 ECULLY CEDEX
Tél. : 33 (0)4.72.18.64.83 Fax : 33 (0)4.78.43.33.83
Courriel : louis.jezequel

Etablissements co-habilités : Université Claude Bernard Lyon 1, Ecole Centrale de Lyon, Institut des Sciences Appliquées de Lyon, Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat.

La spécialité "Génie Mécanique" comprend deux Parcours :

  • Parcours 1 : " Tribologie et Mécanique des Solides "
  • Parcours 2 : " Mécanique des Structures ".

La formation théorique est constituée de six Unités d’Enseignement (UE) correspondant chacune à 5 crédits ECTS. Ces UE scientifiques sont à choisir dans la liste proposée par la spécialité « Génie Mécanique » avec les règles suivantes visant à assurer la cohérence de la formation dans ses diverses spécialités :

  • Une UE doit être choisie parmi les 5 cours de Tronc Commun
  • Une UE du Tronc Commun de la spécialité « Génie Mécanique ».
  • Deux UE doivent être choisies dans l’un des parcours de la spécialité.
  • Deux UE peuvent être choisies librement parmi toutes celles proposées par le Master ou - après accord du responsable du parcours - dans une autre formation de même niveau.

La scolarité se déroule sur 2 semestres.

SEMESTRE 3 - 30 ECTS

La spécialité "Génie Mécanique" comprend deux Parcours :

  • Parcours 1 : " Tribologie et Mécanique des Solides "
  • Parcours 2 : " Mécanique des Structures ".

La formation comprend une partie théorique et un stage d’initiation à la recherche. La formation théorique est constituée de six UE correspondant chacune à 5 crédits ECTS, de 25 heures d’enseignement. La répartition des six UE est la suivante :

  • Une UE du Tronc Commun des spécialités recherche (M2R) à choisir parmi les cinq suivantes :
    • Mécanique et thermodynamique des milieux continus.
    • Traitement de données : de l’acquisition des signaux et images jusqu’à leur interprétation.
    • Mécanique physique.
    • Systémique et modélisation des systèmes.
    • Instabilités et couplage
  • Une UE de Tronc Commun de la spécialité "Génie Mécanique" :
    • Modélisation en Génie mécanique
  • Deux UE choisies dans l’un des 2 parcours proposés par la spécialité :
    • Parcours 1 : Tribologie et Mécanique des Solides
      -  Comportements mécaniques non linéaires des matériaux solides
      -  Tribologie : principes et applications
      -  R&D en Tribologie
      -  Mécanique des contacts lubrifiés
      -  Fatigue - Rupture - Durabilité
      -  Matière molle : nano systèmes et interfaces
      -  Dynamique des usinages par outil coupant, Modélisation et applications en UGV
      -  Comportement des structures sous sollicitations extrêmes
      -  Modélisation de la mise en forme des matériaux composites et propriétés induites
      -  Méthodes numériques avancées
    • Parcours 2 : Mécanique des Structures
      -  Dynamique des structures
      -  Stabilité des systèmes mécaniques
      -  Dynamique des machines
      -  Dynamique non linéaire
      -  Dynamique des mécanismes
      -  Mécatronique, Contrôle actif des structures
      -  Dynamique des systèmes multicorps et des véhicules
      -  Optimisation des matériaux et structures composites
      -  Analyses des Transmissions Mécaniques - Approfondissements
  • Deux UE peuvent être choisies librement parmi toutes celles proposées par le Master ou - après accord du responsable du parcours - dans une autre formation de même niveau.

SEMESTRE 4 - 30 ECTS

  • Stage d’initiation à la recherche de 20 à 24 semaines, comptant pour 27 ECTS. Le stage peut débuter au 1 semestre en parallèle aux enseignements théoriques.
  • UE langues comptant pour 3 crédits ECTS

DESCRIPTIF DES UE

Tronc commun du Master

  • Mécanique et thermodynamique des milieux continus. Ce cours présente une synthèse unitaire de la mécanique des solides et des fluides. Cette synthèse s’appuie sur la mécanique des grandes transformations et sur la thermodynamique des phénomènes irréversibles. D’un point de vue pratique, on établit ainsi les bases indispensables à l’étude des fluides non-newtoniens (Génie des Procédés), des solides hyperélastiques (Caoutchouc, Polymères) et élastoplastiques (Mise en Forme).
  • Traitement de données : de l’acquisition des signaux et images jusqu’à leur interprétation. Ce cours propose une démarche et des outils pour l’acquisition, le traitement et l’exploitation des signaux et des images issus des différents domaines d’applications. Le cours contient deux parties : notions de bases et notions avancées. Parmi les notions avancées du traitement des données, nous avons le filtrage et la caractérisation fréquentielle des filtres, l’usage des fenêtres de pondération, le filtrage optimal et la déconvolution. Ces notions sont appliquées à la mécanique et la biologie. Ce cours traite également de l’élastographie.
  • Mécanique physique : L’objectif du cours est de présenter diverses théories physiques actuellement utilisées de manière relativement universelle dans les différentes branches de la mécanique : mécanique des fluides, matériaux, systèmes dynamiques. Sans viser une présentation complète de chaque domaine, le cours s’attachera, en partant d’exemples représentatifs, à sensibiliser les étudiants à ces approches unitaires ainsi qu’à introduire leur vocabulaire et leurs principaux concepts.
  • Systémique et modélisation des systèmes : Dans les domaines du Génie (mécanique, civil, énergétique, etc....), la modélisation des systèmes techniques -à concevoir, à fabriquer, à exploiter, etc.- renvoie à la problématique de la complexité : difficulté voire impossibilité d’aborder les problèmes par fragmentation, nécessité de construire des modèles adaptés au niveau de définition des objets (conception), nécessité de faire appel simultanément à des disciplines différentes du fait du caractère hétérogène ou multidimensionnel des relations constitutives de l’ensemble étudié, etc. Cette question de la modélisation des systèmes est abordée en deux temps : présentation de modèles généraux issus de la théorie des systèmes et des sciences et techniques de la conception, définition de méthodes d’évaluation multiniveaux de comportement de systèmes (mécaniques, thermiques, bâtiments, réseaux,....) et des techniques associées en fonction du niveau de description des systèmes.
  • Instabilités et couplage : l’objectif du cours est d’introduire les concepts de base permettant de prévoir les instabilités et de calculer la réponse de systèmes couplés fluides structure ainsi que leur instabilités statiques et dynamiques.

Tronc commun de la spécialité

  • Modélisation en Génie Mécanique (M. BRUNET, J. PERRET-LIAUDET) L’objectif général du cours est de présenter les bases et la méthodologie de la modélisation en génie mécanique. Il s’appuiera sur trois études de cas représentatives des diverses échelles de modélisation rencontrées en génie mécanique, en allant du problème physique ou technologique de départ jusqu’à la mise en œuvre des méthodes numériques.
  • Matière molle : nano systèmes et interfaces (D. MAZUYER) Il est maintenant possible de réduire toutes sortes de systèmes électro-mécaniques, fluidiques, thermiques à des tailles sub-micrométriques. Les applications concernent la biologie, l’élaboration de nanomatériaux, l’administration ciblée de médicaments ou encore la fabrication de micro- actionneurs. Ces systèmes mettent en œuvre, manipulent ou visualisent des objets de taille nanométrique ou présentant des propriétés à l’échelle du nanomètre

Parcours 1 : Tribologie et Mécanique des Solides

  • Tribologie : principes et applications (D. MAZUYER, H. ZAHOUANI) Si les structures sont souvent bien dimensionnées, à partir des propriétés mécaniques de volume des matériaux, les surfaces constituent une butée technologique dans leur endommagement. C’est pourquoi, la prise en compte des phénomènes tribologiques devient un passage obligé dans de nombreux secteurs industriels (automobile, aéronautique, micro-technologies,...) pour répondre aux enjeux technologiques et économiques (production et maîtrise de l’énergie, automatisation des technologies de fabrication, fiabilisation des produits).
  • R&D en tribologie (Y. BERTHIER, A. SAULOT) Etre capable de piloter et d’exploiter des Recherches et Développements dans tous les domaines de la tribologie : bio-tribologie, éco-tribologie, tribologie en conditions extrêmes (environnement spatial, hautes pressions, basses et hautes températures,...).
  • Comportement des structures sous sollicitations extrêmes (A. COMBESCURE) Le module a pour objectif d’introduire l’ingénieur au type de questions qu’il aura à affronter et de lui donner un aperçu des résultats de recherche les plus récents. Le cours a aussi pour objet de bien faire comprendre les atouts et les limites des simulations numériques qui sont maintenant très largement utilisées dans ce type de prédiction.
  • Comportements mécaniques non linéaires des matériaux solides (M. CORET) Une bonne connaissance de ces lois est nécessaire pour toute simulation numérique un peu plus fine que peut l’être un simple calcul de pré-dimensionnement élastique linéaire. Les aspects phénoménologiques sont abordés à travers des modèles rhéologiques unidimensionnels. La généralisation de ces modèles est ensuite conduite au travers de la thermodynamique des milieux continus, en utilisant la méthode de l’état local. Cette méthode est appliquée au cas de plasticité, viscoplasticité et de l’endommagement pour les modèles usuels de la littérature.
  • Mécanique des contacts lubrifiés (A. LUBRECHT) Aspects théoriques et expérimentaux du comportement réel des lubrifiants et des matériaux en mécanique des contacts. Effets rhéologiques, thermiques et transitoires en lubrification élastohydrodynamique. Analyse des défauts et des rugosités des surfaces. Application à la modélisation des systèmes mécaniques lubrifiés.
  • Fatigue, Rupture, Durabilité (A. GRAVOUIL, J. COURBON, R. ESTEVEZ) L’objectif général du cours est de présenter des modèles de comportements de structure sollicitées en fatigue ou en présence de fissures. Le but de ces modèles est d’établir des critères de dimensionnement comme la durée de vie pour les sollicitations fluctuantes ou d’expliquer quantitativement les ruptures brutales de façon à pouvoir les prévenir, pour des matériaux métalliques et polymères.
  • Dynamique des usinages par outil coupant, Modélisation et applications en UGV (T. MABROUKI, J.-F. RIGAL) L’objectif général du cours est de présenter les bases théoriques et méthodologiques de la dynamique des usinages par enlèvement de matière pour les fabrications en mécanique. Il s’agit ensuite d’exploiter ces notions pour une meilleure détermination des conditions opératoires en considérant des procédés actuels l’usinage à grandes vitesses (UGV) et la découpe jet d’eau.
  • Modélisation de la mise en forme des matériaux composites et propriétés induites (P. BOISSE et E. VIDAL-SALLE) introduction aux modèles utilisés en simulation du formage des composites. Analyse des conséquences de cette mise en œuvre sur les propriétés mécaniques en service. Méthodes de mise en œuvre des composites, Simulation du drapage des renforts tissés, Injection sur renforts, Formage des thermoplastiques à fibres continues (CFRTP), Mise en forme des composites à fibres courtes, Influence de la mise en forme sur les propriétés.
  • Méthodes numériques avancées ( T. LUBRECHT, A. GRAVOUIL) Introduction aux méthodes numériques efficaces pour la résolution de différents types de problèmes. Description de différents types de problèmes physiques et mathématiques qui aboutissent à de très grands systèmes d’équations à résoudre. Analyse de la complexité des différentes méthodes de résolution, analyse des temps de calcul.

Parcours 2 : Mécanique des Structures

  • Dynamique des structures (L. JEZEQUEL) L’analyse dynamique des structures à l’aide des méthodes de synthèse modale et d’éléments finis a trouvé un grand nombre d’applications industrielles. Le but principal de ce cours est de présenter ces méthodes dans un cadre général en menant en parallèle et en interaction une approche numérique et une approche expérimentale basée sur des essais vibratoires. La correction des modèles et l’influence de l’amortissement sont aussi abordés.
  • Stabilité des systèmes mécaniques (L. JEZEQUEL) Maîtriser les risques d’instabilité provenant de nombreux phénomènes. On peut citer, en particulier, les divers couplages de nature non-conversative liés à l’existence de frottements ou de contacts avec un fluide en écoulement. D’autre part, les phénomènes de flambement et de cloquage sont de plus en plus dimensionnant compte tenu de l’allégement des structures associé à l’utilisation de nouveaux matériaux. Dans le domaine du transport, la qualité des véhicules est essentiellement liée à l’apparition de ces comportements instables.
  • Dynamique des mécanismes (J. PERRET-LIAUDET) Les mécanismes présentent des architectures très variés et souvent complexes qui exigent chacune des approches spécifiques. La conception de ces mécanismes imposent dorénavant de prendre en compte de plus en plus précisément leur comportement dynamique en vue d’optimiser le rapport performances/coût de fabrication. Dans ce cadre, l’objectif du cours est de présenter les principales méthodes d’analyse, de modélisation et de résolution qui permettent d’intégrer la plupart des phénomènes dynamiques. Il s’appuira sur un ensemble d’exemples typiques.
  • Dynamique des machines (G. JACQUET-RICHARDET, R. DUFOUR) Les machines tournantes sont des éléments clés de domaines aussi stratégiques que le transport et la production d’énergie (turbocompresseur de véhicule, moteur d’avion, turbine, pompe, éolienne...). Il s’agit ici de comprendre et apprendre à modéliser le comportement dynamique des ensembles tournants de ces machines, constitués de roues aubées montées sur un arbre.
  • Dynamique non linéaire (R. DUFOUR, S. BAGUET) Comprendre et savoir modéliser les phénomènes dynamiques liés aux différentes natures de non linéarités : géométrie, loi de comportement, interfaces, interactions multi-physiques. Présentation 12 des méthodes quasi-analytiques et numériques pour résoudre les équations aux dérivées partielles de type Duffing, Mathieu, Van der Pol. Il s’agit d’analyser la stabilité dynamique, la réponse harmonique, les instabilités, les bifurcations et les chemins vers le chaos.
  • Dynamique des systèmes multicorps et des véhicules (D. REMOND, L. MAIFFREDY et P. BOISSE) Parmi les applications des systèmes multicorps, figurent les moyens de transport au sens large : avions, véhicules terrestres guidés et véhicules terrestres non guidés. Ce cours se focalise sur les véhicules terrestres légers non guidés. Le cas des véhicules lourds est abordé. Après avoir mis en place le modèle de base à roues rigides sans suspensions, nous mettons l’accent sur la manière de complexifier ce modèle afin de le rendre plus proche de la réalité, par réflexion sur le rôle et la manière de modéliser les suspensions, les pneumatiques, et de prendre en compte les phénomènes aérodynamiques.
  • Optimisation des matériaux et structures composites (T. BARANGER, P. HAMELIN) L’objectif général du cours est de définir les différentes étapes de la conception et du dimensionnement des structures composites. Après une identification des paramètres physico- chimiques et des facteurs technologiques influençant le comportement mécanique des composites, les approches de caractérisation et de modélisation conduites à différentes échelles d’analyse sont traitées et complétées par des méthodes d’optimisation s’appuyant sur l’anisotropie contrôlée et la prise en complément de critères prenant en considération la durabilité et la fiabilité des structures.
  • Analyses des transmissions mécaniques - Approfondissements (P. VELEX) Les objectifs de ce cours sont : a) d’appréhender les concepts de base et les modèles utilisés en statique et en dynamique des engrenages, b) de présenter les phénomènes dynamiques les plus significatifs dans les engrenages droits et hélicoïdaux, c) d’acquérir des compétences opérationnelles sur les corrections de denture, d) de quantifier les contributions des arbres, paliers et carter et, et d’être à même de résoudre des problèmes concrets dans des transmissions industrielles.
  • Mécatronique, contrôle actif des structures. (J. DER HAGOPIAN, L. GAUDILLER) Présentation de méthodes avancées de contrôles actifs pour maîtriser le comportement dynamique (linéaire/non-linéaire) de structures souples et de machines. Présentation du contrôle actif des structures et des machines. Etat de l’art. Types de contrôles (actif, actif/passif, semi-actif, préinformé, ...), de commande (LQG, Floue, Neuronale, Neurofloue, ...), d’actionneurs, de capteurs et de structures intelligentes. Exemples d’applications.

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