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Responsable(s) Patrick Terriault

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Activités (nombre d’heures) Cours

Chap. 1 : Calcul matriciel et intégral pour la MEF (1 h)

Chap. 2 : MEF en conduction thermique (5 h) Relations constitutives d’un problème de conduction thermique, principe de « fonctionnelle stationnaire », formulations des éléments finis « linéaires » en état plan et en état axisymétrique. Assemblage, conditions frontières, résolution, résultats de températures et de débits thermiques

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Chap. 3 : MEF des structures de treillis (6 h) Principe de « l’énergie potentielle minimum », formulation des éléments finis « tige en tension compression ». Conditions frontières, résolution, forces internes, forces de réaction; application aux structures de treillis. 3 + 4
Chap. 4 : Éléments finis poutres (6 h) Formulation des éléments finis « poutre », degré de liberté de rotation. Conditions d’appui simple et d’encastrement, forces moments internes et forces moments de réaction; applications aux tuyauteries et charpentes.  5 + 6
Intra sur Chap.1 à 4 (3h) 7
Chap. 5 : Éléments finis surfaciques en 2D pour structures (6 h) Interpolation bilinéaire dans un rectangle, Interpolation dans un quadrilatère plan, Coordonnées réelles et coordonnées normalisées, jacobien, contraintes et déformations en un point dans un quadrilatère en état plan de contrainte et en état axisymétrique, Maillage, convergence et singularité des résultats des modèles surfaciques; Contraintes linéarisées sur une trajectoire, Interprétation des contraintes des modèles surfaciques selon les normes..  8 + 9
Chap. 6 : Éléments finis structuraux en 3D (3 h) Éléments poutre en 3D, Éléments coque, contrainte au dessus, au milieu et en dessous des modèles d'éléments coque, Éléments solides en 3D, Avantage et inconvénients des modèles des éléments solide en 3D     10

Chap. 7 : Analyse du flambage élastique par MEF (6 h) Relations déformations déplacements d'ordre supérieure, matrice de rigidité du 2e ordre, instabilité élastique, valeurs propres et vecteurs propres. Applications : colonnes de section variable, cylindres hydrauliques télescopiques, flambage des assemblages de poutres; flambage d’une structure.

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Chap. 8 : Liaisons structurales (3 h) Principe de résolution des équations d'assemblage, Équations de conditions frontières (CF), CF essentielles et CF non essentielles pour un logiciel des éléments finis, conditions de blocage et de couplage des degrés de liberté, modélisation avec nœuds coïncidents, trans formation des DDL pour blocage incliné

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Laboratoires et travaux pratiques

Résoudre des problèmes thermiques et structuraux à conditions frontières par la méthode des éléments finis:

  • Modélisation des géométries (corps filaires, solides en états plans et tridimensionnels)
  • Propriétés thermiques et structurales des matériaux (conductivité thermique, module d'élasticité, coefficient de Poisson, coefficient de dilatation thermique, masse volumique)
  • Maillage (maillage par défaut, taille d'élément, nombre de divisions, convergence)
  • Conditions de supports (appui simple, encastrement, contact sans ou avec frottement, liaison totale)
  • Chargement (convection, températures, forces ponctuelles, forces réparties, force distante, pression, pression hydrostatique, accélération)
  • Analyse des résultats (températures, déplacements, contraintes, contraintes linéarisées, forces de réaction)

Utilisation d'outils d'ingénierie

Les logiciels suivants seront utilisés pour l'enseignement et dans les laboratoires :

  • MATLAB pour la programmation d’algorithmes de résolution de problèmes 2D thermiques et structuraux
  • ANSYS Workbench pour la résolution de problèmes 2D et 3D thermiques et structuraux avec des éléments finis de type poutres, coques et solides.