The Swiss engineering master's degree

Ce cours fournit une introduction complète aux concepts de base de la mécanique de milieux continus, de la modélisation des matériaux et de l'évaluation des défaillances pour les métaux et les polymères. 

Les étudiant-e-s apprennent les bases de l'algèbre des tenseurs et acquièrent un aperçu des concepts mécaniques et thermo-mécaniques régissant la mécanique de milieux continus. Sur cette base, un aperçu est donné des modèles de matériaux de pointe pour les métaux et les polymères permettant aux étudiant-e-s de sélectionner intélligement des modèles de matériaux avancés tels qu'ils sont mis en œuvre dans les outils modernes des éléments finis. Enfin, le cours donne un aperçu clair des fondements microstructuraux de la défaillance des métaux ainsi qu'un aperçu des méthodes d'évaluation mécanique telles qu'elles sont appliquées dans la pratique de l'ingénierie. Le cours est accompagné d'exercices réguliers et d'ateliers pratiques dans lesquels des modèles de matériaux avancés et des méthodes d'évaluation sont appliqués à des problèmes pratiques.

Compétences préalables

Connaissances de base en mécanique des structures, analyse et algèbre linéaire ainsi que simulation d'éléments EF de niveau Bachelor en génie mécanique. 

Un bref résumé des concepts d'ingénierie mécanique pertinents sera fourni avant le cours sous forme de mise à niveau en auto-apprentissage.

Objectifs d'apprentissage

• Notions de base du calcul tensoriel
  • Algèbre vectorielle et tensorielle
  • Propriétés des tenseurs et décomposition
• Mécanique des milieux continus
  • Cinématique des milieux continus (déformations)
  • Dynamique des milieux continus (contraintes)
  • Équations d'équilibre
• Comportement et modélisation des matériaux métalliques
  • Principes de modélisation de base
  • Elasticité et anisotropie
  • Plasticité
• Comportement et modélisation des matériaux polymères
  • Hyperélasticité
  • Plasticité (influence de la pression hydrostatique)
  • Viscoélasticité

Catégorie de module

• Les étudiant-e-s sont familiarisé-e-s avec l'algèbre des tenseurs de base pour comprendre les concepts fondamentaux de la mécanique du continuum.
• Les étudiant-e-s sont familiarisé-e-s avec les éléments de base de la mécanique du continuum tels que les concepts de cinématique et de cinétique ainsi que les équations d'équilibre et les lois d'équilibre comme équations directrices des problèmes mécaniques.
• Les étudiant-e-s ont une large compréhension du comportement de base des matériaux des métaux et des polymères, y compris l'élasticité, l'hyperélasticité, la plasticité, la viscoélasticité, la visco-plasticité et le fluage / la relaxation ainsi que l'isotropie, l'orthotropie et l'anisotropie.
• Les étudiant-e-s sont capables de sélectionner et de déployer de manière appropriée des modèles de matériaux linéaires et non linéaires dans des simulations par éléments finis.

• Les étudiant-e-s connaissent les mécanismes de défaillance de base des métaux et des polymères ; ils sont capables de sélectionner des méthodes d'évaluation mécanique appropriées et de réaliser des évaluations de base.

Méthodes d'enseignement et d'apprentissage

Enseignement frontal (environ 60%), exercices et 2 ateliers, y compris la méthode des éléments finis (environ 40%)

Bibliographie

Script

Documentation complémentaire (triée par degré d'exhaustivité et de difficulté) :

• Gross D. et al. (2018) Technische Mechanik 4 – Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden, 10. Auflage. Springer Vieweg. (https://doi.org/10.1007/978-3-662-55694-8)
• Altenbach H. (2018) Kontinuumsmechanik – Einführung in die materialunabhängigen und materialabhängigen Gleichungen, 4. Auflage. Springer Vieweg. (https://doi.org/10.1007/978-3-662-57504-8)
• Lemaitre J. & Chaboche J.-L. (2000) Mechanics of Solid Materials. Cambridge University Press. (https://doi.org/10.1017/CBO9781139167970)
• Bergström J (2015) Mechanics of Solid Polymers, Theory and Computational Modeling. William Andrew Publishing. (https://doi.org/10.1016/C2013-0-15493-1)
• Ottoson N. & Ristinmaa M. (2005) The Mechanics of Constitutive Modeling, 1st Edition. Elsevier Science. (https://doi.org/10.1016/B978-0-08-044606-6.X5000-0)