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L3 Ingénierie Mécanique
Année universitaire 2013-2014
L3 Ingénierie Mécanique
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
o S5 : Choix de 2 unités à 3 ects ou le LA 32C à 6 ects
• Simulation physique des systèmes LA 3MC, 3 ects • Transformées linéaires et modélisation des systèmes, LA 3ME, 3 ects • Thermique appliquée, LA 3MD, 3 ects • Matériaux du génie civil, LA3MO, 3 ECTS • Mécanique statistique, 3 ECTS
• Technologie et modélisation des mécanismes industriels, LA 32C, 6 ECTS
Unités optionnelles L3 Ingénierie mécanique
o S6 : Choix de 1 unité à 3 ects • Problèmes évolutifs en mécanique • Automatique linéaire à temps continu • Introduction aux fluides réels • Ingénierie énergétique appliquée • Introduction à l’Acoustique • Eoliennes, hydroliennes et turbomachines • Structures du génie civil • Initiation à la recherche scientifique par le projet
Equations aux dérivées partielles de la mécanique 1 et 2 – LA 392-LA393
3 ECTS (S5) + 3 ECTS ( S6) - CM 30h, TD 30h
Objectif : L’objectif de cet enseignement est d’étudier sur un plan mathématique les équations aux dérivées partielles qui régissent les problèmes classiques de la mécanique : équation de la chaleur, advection-convection-diffusion, ondes, élasticité statique et dynamique, Navier-Stokes, … On s’intéressera aux résultats d’existence et unicité des solutions et aux méthodes de résolution de ces équations.
Contenu : o Classification des différentes équations et exemples : Equations aux dérivées partielles du premier
ordre, linéaires et quasi-linéaires – équations aux dérivées partielles linéaires du second ordre, formes standard. Exemples : équations hyperboliques : équations des ondes ; équations paraboliques : équation de la chaleur, de diffusion ; équations elliptiques : équation de Laplace et Poisson.
o Méthode de résolution des EDP par séparation des variables : Principe de la méthode, exemples.
o Méthodes de résolution des EDP par des transformations intégrales : Transformées de Laplace, propriétés, applications - Transformées de Fourier, propriétés, applications
o Méthodes variationnelles : Eléments d’analyse fonctionnelle: espaces de Hilbert, théorèmes de Stampacchia et de Lax-Milgram, cadre fonctionnel associé. Formulations variationnelles et applications mécaniques. Approximations variationnelles
o Introduction aux distributions
Pré-requis Fonctions de plusieurs variables - Intégrales multiples – Eléments de topologie
Unité obligatoire
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Bases de la Mécanique des Milieux Continus - 6 ECTS – LA 394
CM 22h, TD 26h, TP 12 h
Objectif : Cet enseignement a pour objectif de fournir les concepts de base de la mécanique des milieux continus (indispensables pour la poursuite d’études en mécanique) et les illustrer sur des exemples de comportements simples de milieux fluides et solides.
Contenu : o Tenseurs cartésiens dans R3 ; utilisation du calcul indiciel. o Représentation des milieux continus : échelles, descriptions lagrangienne et eulérienne. o Cinématique : tenseurs des déformations et des vitesses de déformation. o Equations de conservation : conservation de la masse. Equations de conservation de la
quantité de mouvement et introduction du tenseur des contraintes. Equation de conservation de l’énergie et notion de flux de chaleur. Production d’entropie.
o Elasticité linéaire : loi de comportement, équations d’équilibre, exemples de sollicitations 3D élémentaires (traction, compression uniforme, cisaillement..)
o Ecoulements incompressibles de fluides visqueux newtoniens : loi de comportement, notion de viscosité, équations de Navier-Stokes, applications à des exemples simples d’écoulements (Poiseuille, Couette, …
o Travaux pratiques : identification de caractéristiques élastiques, essai de traction, mesure de viscosité.
Pré-requis : Principes fondamentaux de la statique et de la dynamique. Fonctions de plusieurs variables et opérateurs (gradient, divergence, rotationnel).
Unité obligatoire
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Méthodes numériques pour la mécanique - 6 ECTS – LA 395
CM 20h, TD 20h, TP 12 h, Projet 8 h
Objectif : Le but est de former les étudiants aux techniques numériques utilisées en sciences de l’ingénierie mécanique. Les méthodes numériques sont présentées, ainsi que leur fondement mathématique (précision, consistance, stabilité, convergence, etc ...). Cet enseignement comporte aussi une partie importante de mise en œuvre pour la résolution de problèmes de mécanique. L'objectif est de permettre aux étudiants d'associer à la résolution d'un problème donné la méthode numérique appropriée et de réaliser le programme correspondant (Fortran 90).
Contenu :
o Résolution des systèmes linéaires : méthodes directes (élimination de Gauss, factorisations) et itératives (méthodes de relaxation, des gradients conjugués) ;
o Extraction de valeurs et vecteurs propres (Householder, puissances itérées et inverses, Jacobi) ;
o Racines d'équations non-linéaires (méthodes de point fixe, de Newton) ; o Interpolation polynomiale (Lagrange, Hermite), formules de quadrature (Newton-cotes,
Gauss), dérivation (développement de Taylor, différences divisées) ; o Résolution des équations différentielles ordinaires (méthodes d'Euler, de Runge-Kutta).
Unité obligatoire
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
L3 année 2010-‐2011 -‐ 22 Juin 2010
Thermodynamique approfondie - 6 ECTS - CM 24 h, TD 32 h, TP 9 h L
Contenu : o 1er et 2eme principes appliqués aux systèmes: bilan d'énergie, d’entropie et d’exergie. Transformations
thermodynamiques d'un système, transferts d’énergie (énergie, travail, chaleur, masse), irréversibilités des processus et création d'entropie.
o Généralisation des fonctions thermodynamiques, détermination des coefficients calorimétriques pour le calcul des fonctions d’état.
o Notion de potentiel chimique, pression osmotique d’équilibre directe et inverse. o Thermodynamique chimique, équation de Gibbs généralisée, loi de déplacement d’équilibre,
température adiabatique de combustion, notions de cinétique chimique. o Oxydo réduction et électro-chimie, équilibre des réactions d’oxydo réduction- application aux systèmes
de stockage de l’énergie (pile à combustible). o Changement de phase - caractérisation d’un mélange. équilibre d’un corps sous deux phases o Energie et conversion de l’énergie, analyse de systèmes de conversion d’énergie (ordre de grandeur des
énergies et puissances déployées, souplesse d’utilisation, intermittence de l’énergie disponible, nuisances…). Machine de conversion d’énergie. Etudes des principaux cycles thermodynamiques (Rankine, Hirn, Brayton, Otto, Stirling, Diesel, Atkinson, machine frigorifique et de climatisation etc.).
o Diffusion de la chaleur en régime instationnaire, notion de diffusivité thermique, solution analytique de l'équation de la chaleur dans un milieu semi-infini. Extension à la diffusion d’espèces chimiques dans un système binaire (loi de Fick).
2 TP de thermo parmi 4 : o TP1 : Etude des lois de comportement de gaz o TP1bis : Turbine de détente o TP2 : Machine frigorifique o TP2bis : Climatiseur
1 TP de thermique o TP3 : Etude de la conduction thermique en régime instationnaire.
Pré-requis : Notions de base en thermodynamique générale, mécanique des fluides, transferts thermiques. Le cours ne revient plus sur des notions supposées connues de Licence 2.
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Unité obligatoire
Insertion professionnelle : le projet professionnel - 3 ECTS - 20h
Objectif : Enclencher un projet professionnel, basé sur la connaissance de soi et du monde du travail.
Quels profils / compétences / formations pour quels métiers ?
- Connaissance des métiers de la discipline
- Méthode de recherche d’emploi / stage Contenu : CV – Lettre de motivation – bilan personnel – bilan de formation
Rencontre et interview d’un professionnel – exposé oral – Ebauche d’un projet professionnel
Conférences industriels 3 / 4 par semestre (présence obligatoire)
Unité obligatoire
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Compléments de mathématiques – CM 10 h, TD 10 h (hors contrat) LA 398
Objectif : L’objectif de cet enseignement est d’apporter aux étudiants des compléments d’analyse mathématique pour leur permettre d’aborder le cours d’équations aux dérivées partielles en mécanique, unité obligatoire en S5 et S6. Contenu :
o Rappels de topologie : espaces métriques, espaces vectoriels normés, notions de convergence : simple, uniforme, normale, cas de la norme L2, éléments d’analyse hilbertienne : espaces préhilbertiens, hilbertiens, de Banach.
o Fonctions de plusieurs variables : différentielle, dérivation composée, formules de Taylor, inversion locale, Intégrales dépendant d’un paramètre : continuité, différentiabilité.
o Equations différentielles : problème de Cauchy, problème aux limites, équations différentielle scalaires linéaires, non linéaires, systèmes linéaires à coefficients constants.
o Equations aux dérivées partielles du premier ordre : linéaires, non linéaires
Pré-requis : Unités d’analyse de niveau L1 MIME et PCME et de L2 Ingénierie Mécanique : Analyse vectorielle et intégrales multiples, Suites, séries et intégrales
Unité optionnelle hors compensation
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
2 Unités optionnelles à 3 ECTS ou 1 à 6 ECTS
Simulation physique des systèmes - 3 ECTS - CM 10h, TD 20 h
Objectif : L’objectif de ce cours est de proposer une introduction à la simulation géométrique, cinématique et dynamique des systèmes. En particulier, ce cours introduira les concepts théoriques et numériques autour d’outils de simulation comme MATLAB, SIMULINK et ADAMS.
Contenu : o Géométrie et cinématique : paramétrage absolu – matrice de passage et angles d'Euler –
relations directe et inverse – singularité de description – cinématique au premier et second ordre
o Paramétrage relatif : topologie des systèmes – description algorithmique de la géométrie – processus récursif pour la cinématique au premier et second ordre – matrice jacobienne
o Equations et coordonnées généralisées libres : degré de liberté des systèmes – analyse des degré de mobilité et de liberté composé – singularités de fonctionnement
o Simulation cinématique et dynamique Pré-requis : Dynamique du solide des corps rigides
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Thermique appliquée - 3 ECTS - CM 12 h, TD 12 h, TP 6 h Objectif : L’objectif de ce module est d’approfondir les notions sur les transferts de chaleur abordées dans le tronc commun de L2 et de L3. L'accent sera mis sur l'application des notions théoriques à la résolution de problèmes concrets de transferts de chaleur, couramment rencontrés dans les applications relevant du génie mécanique (échauffement d'un conducteur électrique enterré, étude d'un moule verrier, refroidissement d'un cylindre de moto, échangeurs de chaleur,...). Contenu :
o Modélisation d'une ailette de refroidissement. o Transferts de chaleurs bidimensionnels en régime stationnaire. o Compléments sur les transferts de chaleur instationnaires monodimensionnels. o Utilisation de corrélations pour la détermination d'un coefficient d'échange convectif. o Dimensionnement d'un échangeur de chaleur : méthodes NUT et DTLM.
o TP1 : constante de temps d’un système à température uniforme ; o TP2 : conduction en régime instationnaire
Pré-requis : o L2 : « Eléments de thermodynamique et thermique » o L3 : « Thermodynamique »
Unité optionnelle à 3 ECTS
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Transformées de Fourier et Laplace : résolution de problèmes classiques en mécanique - 3 ECTS – CM 6 h, TD 12 h, TP 12 h, Projet 4 h
Objectif : Les objectifs de cette UE sont d'une part de conforter les concepts vus dans le cours de mathématiques de tronc commun concernant les transformées linéaires (Fourier et Laplace) et d'autre part d'illustrer leur utilisation pour la résolution de problèmes concrets issus de différentes branches de la mécanique (acoustique, mécanique des fluides, mécanique des solides, thermodynamique). Contenu : Modélisation et systèmes linéaires (définition, représentation d'un système linéaire, lien avec les EDO et EDP) Séries de Fourier (décomposition en série de Fourier, Formules d'Euler, résolution d'EDO et d'EDP par séries de Fourier) Transformée de Fourier (Résolution d'une EDO, résolution d'une EDP) Transformée de Laplace (Résolution d'une EDO, résolution d'une EDP) TP sous MATLAB permettant de faire des « expériences numériques » et de mettre en pratique les notions acquises.
Pré-requis :
Cours de mathématiques L3 sur les transformées de Fourier et Laplace
Unité optionnelle à 3 ECTS
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Unité optionnelle à 3 ECTS
LA 3MN Matériaux du Génie Civil -3 ECTS - CM 15 h, TD 15h Objectifs: - Aborder la description des matériaux du Génie Civil à l’échelle microscopique, de leur comportement mécanique à l’échelle mésoscopique de l’élément de volume de la MMC, et leur utilisation en vue de calculs de structures à l’échelle macroscopique des ouvrages. - Comprendre la fonction des matériaux de construction; - Comprendre les propriétés et sollicitations qui orientent le choix des matériaux de construction. - Comprendre les bases de la chimie, de la physique et de la microstructure qui sont responsables de leur comportement; Sensibilisation aux questions environnementales.
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Présenta)on L2 année 2010-‐2011 -‐ 18 Juin 2010
Technologie et modélisation des mécanismes industriels - 6 ECTS - CM 30 h, TD 30 h
Objectif : L’étudiant à l’issue de cette UE devra être capable de confronter ses connaissances théoriques de mécanique à une démarche industrielle de conception de liaisons dans les mécanismes. Cette UE lui permettra de comprendre les modélisations théoriques et implications expérimentales qui se cachent derrière le choix simplifié, à l’aide d’un catalogue en ligne, d’un composant standard.
Cette UE lui permettra d’aborder le choix, le dimensionnement et l’assemblage correct d’un composant de guidage (roulements, butées …) dans un mécanisme.
Elle lui permettra également d’être capable de modéliser et de calculer toute solution constructive concernant des systèmes de transmission de puissance par systèmes poulies-courroies.
Contenu :
Partie 1
o Liaisons à éléments roulants
o Transmission par liens flexibles
Partie 2
o Dimensionnement des contacts entre solides o Transmission de puissance par engrenages o Pré-requis : UE optionnelles LA211 et LA212 du L2.
Unité optionnelle à 6 ECTS
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
o Calendrier Universitaire 2013-2014 – Semestre S5
• Jeudi 5 Septembre 2013 : Rentrée Universitaire
• 5 septembre au 13 décembre 2013 : 14 semaines d’enseignement
• semaine début novembre : écrits répartis 1 • 16 au 21 décembre 2013 : écrits répartis 2
• Vacances de NOEL : Samedi 21 décembre 2013 au lundi 6 janvier 2014 matin • lundi 13 janvier 2014 : début du deuxième semestre
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
Semaine type – Semestre S5 - 2013-2014
SEMAINE 5 30-‐sept 01-‐oct 02-‐oct 03-‐oct 04-‐oct LUNDI MARDI MERCREDI JEUDI VENDREDI
8h30 LA 398 LA 395 LA392 LA394 TD 4 Cours 5 LA32C LA3MD
9h30 Cours 2 Cours 5 LA395 G 4,5 TP2 Séance 4 Séance 6
10h30 G A,B,C
10h45 LA3M1 LA395 LA394 LA3M2 LA395 LA3M1
11h30 TD 4 TD 3 TD 4 Séance 4 TD 4 TD 4
11h45 G 1,2,3 G 4,5 G 1,2,3 G IV, V, VI, VII G 1,2,3 G 4,5
12h30 12h45
13h30 13h45
LA3M1 LA 398 LA395 LA 398 LA3MN LA3MN LA3ME
14h30 Cours 5 Cours 6 TP2 TD 4 LA3MC Séance 4 Séance 4 Cours 1 14h45
G E,F,G G 1,2,3 Séance 4 G1 G2
15h30 15h45 16h00
LA3M2 LA392 LA392 LA394 16h30
Séance 4 TD 1 TD 1 TD 4 17h00
G I,II,III, IV G 4,5 G 1,2,3 G 4,5 17h30
18h00
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
- obligatoire pour tous en ligne - se connecter avec le numéro de dossier et votre mot de
passe à https://enligne.upmc.fr/scolarite/ dans « Inscription Administrative ».
- Pour tout renseignement : à Mme BROSSELIN, 55-65, bureau 222 ou par mail à : [email protected] - Ouverture du site début juillet - Attention à bien vous inscrire en niveau L3
o Inscription administrative
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
o Inscription pédagogique • Etudiants ayant obtenu le L2 à la 1e session
jeudi 31 mai 2013
• Etudiants ayant obtenu le L2 à la 2e session + les bi-appartenant L2-L3 + candidats extérieurs
• Etudiants ayant obtenu le L2 à la 2e session + les bi-appartenant L2-L3 + candidats extérieurs Jeudi 4 juillet amphi 15
o Informations pratiques
Hélène DUMONTET Professeur, Directrice du département Régis MARCHIANO Professeur, Directeur adjoint Jean-Camille CHASSAING, Directeur des études
§ Direction – Bureau 212
Emmanuelle BRUNOT
§ Coordinatrice Secrétariat – Bureau 216
Couloir 55-65 – 2 étage
§ Secrétariat Pédagogique L3 - Bureau 218
Annette GRAFFAND
§ Scolarité Administrative – Bureau 222
Nicole BROSSELIN
Présenta)on L3 année 2013-‐2014 – 31 mai 2013
