Optimisation des matériaux et structures composites : Fiche UE : Offre de formation

Nombre de crédits : 2 ECTS

Code Apogée : PL9021ME

Responsabilité de l'UE :

BARANGER THOURAYA

thouraya.barangeruniv-lyon1.fr

04.72.44.81.31

Type d'enseignement

Nb heures *

Cours Magistraux (CM)

30 h

Durée de projet en autonomie (PRJ)

12 h

Activité tuteurée personnelle (étudiant)

12 h

Activité tuteurée encadrée (enseignant)

12 h

Heures de Tutorat étudiant

0 h

* Ces horaires sont donnés à titre indicatif.

Pré-requis et objectifs :

Pré-requis :
Mécanique des milieux continus, Resistance des matériaux, Méthodes numériques de bases, Méthodes numériques pour l'ingénieur I, Méthodes numériques pour l'ingénieur II, Mécaniques des structures, Plaques et coques

Objectifs :
Cet enseignement vise à donner les éléments pour une conception améliorée et optimisée des structures, en particulier les structures composites. Il comporte deux parties, la première concerne la modélisation du comportement thermomécanique des structures composites, la seconde concerne les outils d’optimisation des structures.

Acquis intermédiaires d’apprentissage et compétences visés :

Compétences	Niveau	Apprentissages critiques
C1. Développer des outils numériques avancés dans le domaine de la mécanique	N1. Développer des outils numériques de base	Identifier et choisir les outils numériques et les méthodes de calcul scientifique adaptés à la résolution d'un problème mécanique simple
		Se servir de façon autonome des outils numériques sélectionnés
		Analyser les résultats des calculs pour vérifier leur pertinence scientifique et leur adéquation avec les lois de la physique
	N2. Développer des outils numériques avancés	Elaborer une stratégie numérique adaptée à la résolution de problèmes mécaniques,
		Analyser les résultats d'un calcul numérique et tirer des conclusions scientifiques et techniques pertinentes.
	N3. Résoudre des problèmes numériques réalistes	Utiliser des codes de calcul industriels avancés pour résoudre des problèmes réalistes
		Travailler en équipe pour développer ou exploiter des outils numériques avancés
		Communiquer les résultats des calculs numériques, leur interprétation et leurs limites d'application avec les différentes parties prenantes impliquées dans le processus de développement d'un système mécanique y compris en langue étrangère.
C2. Modéliser des phénomènes physiques dans un système mécanique	N1. Analyser des phénomènes physiques	Mettre en œuvre une démarche scientifique de résolution d'un problème
		Traiter et analyser des données. En tirer des conclusions scientifiques.
	N2. Modéliser des phénomènes physiques fondamentaux	Sélectionner les équations adaptées à la modélisation du problème mécanique à résoudre.
		Comprendre et analyser les équations aux dérivées partielles et les hypothèses sous-jacentes qui modélisent les problèmes de la mécanique des matériaux, des fluides et des structures
		Utiliser et/ou développer des outils de simulation numérique adéquats pour la résolution du modèle mathématique (cf. Compétence C1).
		Traiter, analyser et interpréter des données issues des modèles scientifiques
		Communiquer des résultats scientifiques
	N3. Modéliser des phénomènes physiques avancés	Travailler en équipe pour le développement de modèles complexes
		Communiquer les résultats des modèles, leur interprétation et leurs régimes de validité avec les différentes parties prenantes impliquées dans le processus de modélisation et contrôle d'un système multi-physique, y compris en langue étrangère, en relation avec les objectifs initiaux et le cahier des charges.
C3. Concevoir et dimensionner un système mécanique	N1. Concevoir un système mécanique	Utiliser des outils numériques de Conception Assistée par Ordinateur.
	N2. Dimensionner un système mécanique	Modéliser les efforts, contraintes et déformations dans le système mécanique en vue de son dimensionnement avec les équations adaptées (cf. Compétence 2).
		Faire des hypothèses de calcul et les mettre en œuvre dans les équations
		Sélectionner les méthodes de calcul adaptées au problème à résoudre, et les mettre en œuvre (cf. Compétence 1).
		Analyser les résultats de calculs de manière critique par rapport au cahier des charges et besoins
	N3. Optimiser un système mécanique	Evaluer les possibilités d'optimisation d'un système mécanique
		Développer les équations permettant l'optimisation du système
		Mettre en œuvre les méthodes d'optimisation adaptées
		Travailler en équipe pour la conception, le dimensionnement ou l'optimisation de systèmes mécaniques complexes
		Présenter les résultats de conception, dimensionnement ou optimisation dans un contexte de bureau d'études, y compris en langue étrangère, en relation avec les besoins initiaux et le cahier des charges

Programme de l'UE / Thématiques abordées :

Sont traités dans le programme les points suivants :

Première Partie. modélisation du comportement thermomécanique des structures composites :

micromécanique des composites : modélisation de l'interaction fibre-matrice à l'échelle micro, mécanismes de rupture et d'endommagement des fibres et de la matrice, homogénéisation à l'échelle du pli élémentaire,
macro-mécanique des composites : élasticité des milieux anisotropes, critères de rupture en milieu anisotropes,
modélisation des structures stratifiées et sandwichs. Analyse de la réponse en fonction des séquences des plis, de leurs orientations etc.

Seconde Partie. Optimisation des structures :

définition d’un problème d’optimisation, variables de conception, fonctions objectifs, contraintes, notions d’optimalité. Application à des cas simples,
calcul des dérivées et Analyse de sensibilité, état adjoint,
méthodes de pénalité, Lagrangien et Lagrangien augmenté,
optimisation topologique.
problèmes inverses d’identification de paramètres,
méthodes de résolution sans/avec dérivées,
méthodes probabilistes : recuit simulé, algorithmes génétiques,

Application à différents types de structures composites ou non, utilisation des logiciels Nastran, Matlab et Comsol.

Méthodes d’évaluation :

Evaluation par projet.
Evaluation des compétences mises en oeuvres 50% de la note finale.
Rapport de projet 50% de la note finale.

Parcours / Spécialité / Filière / Option utilisant cette UE :

DI mention : Mécanique : Mécanique

Date de la dernière mise-à-jour : 02/04/2025