2023-2024 / MECA0031-2

Kinematics and dynamics of mechanisms

Durée

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

Nombre de crédits

 Master : ingénieur civil en aérospatiale, à finalité5 crédits 
 Master : ingénieur civil mécanicien, à finalité5 crédits 
 Master : ingénieur civil mécanicien, à finalité (EMSHIP+, Erasmus Mundus)5 crédits 

Enseignant

Olivier Bruls

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

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
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, II.3, III.1, III.2, III.3, III.4, IV.1, IV.2, VI.1, VI.2 du programme d'ingénieur civil en aérospatiale.

Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, II.3, III.1, III.2, III.3, III.4, IV.1, IV.2, VI.1, VI.2 du programme d'ingénieur civil en génie biomédical.

Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, II.3, III.1, III.2, III.3, III.4, IV.1, IV.2, IV.3, VI.1, VI.2 du programme d'ingénieur civil mécanicien.

 

Savoirs et compétences prérequis

  • Algèbre linéaire
  • Analyse numérique
  • Mécanique rationnelle
  • Mécanique du solide
  • Méthode des éléments finis
  • Programmation MATLAB ou Python
  • Utilisation de base du logiciel NX/SIMCENTER 3D
 

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

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

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Cours donné exclusivement en présentiel


Explications complémentaires:

Le cours comprend



  • Des séances de cours théoriques
  • Des séances de répétition
  • Des séances de laboratoire sur ordinateur pour l'introduction au logiciel SIMCENTER/SAMCEF/MECANO
  • Deux travaux à réaliser par groupe de deux étudiants d'une part avec le logiciel MATLAB ou Python et d'autre part avec le logiciel SIMCENTER/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

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale

Travail à rendre - rapport


Explications complémentaires:

Deux éléments sont pris en considération pour l'évaluation




  • l'examen de théorie comprenant une partie orale et une partie écrite (60%). En cas d'organisation à distance pour raisons sanitaires, l'examen de théorie est uniquement oral.
  • les deux travaux pratiques (40%)
 

 

 

Stage(s)

Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours

Pour les travaux pratiques, les étudiants devront disposer

  • du logiciel MATLAB ou PYTHON,
  • du logiciel SIMCENTER 3D (des informations à ce sujet seront fournies au cours).
 

Contacts

Olivier BRULS : o.bruls@uliege.be
Nayan Levaux : Nayan.Levaux@uliege.be

Association d'un ou plusieurs MOOCs