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Cours
Responsable(s) Hakim A. Bouzid

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Hakim A. Bouzid


PLAN DE COURS

Automne 2018
MEC555 : Analyse des contraintes (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC329 ET MEC423    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 65,3 % 4,4 % 30,3 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Analyser et dimensionner les structures mécaniques de géométries complexes. Développer des aptitudes en modélisation et en analyse des contraintes.

À la fin du cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’identifier les types de structures et d’appliquer les théories qui leurs sont appropriées;
• d’évaluer les contraintes et déformations dans les structures complexes;
• de vérifier la tenue mécanique des structures complexes soumises à des chargements mécaniques et thermiques;
• de dimensionner les structures (plaques, coques minces, anneaux) selon les différents critères de rupture : application des normes de calcul (code ASME);
• de valider les modèles relativement complexes d’éléments finis à l’aide des théories et des modèles analytiques présentés en classe.

Introduction et état de contrainte tridimensionnel : tenseur de contraintes, relations contraintes/déformations, transformation des contraintes et critères de défaillance. Méthodes énergétiques : principe du travail virtuel, théorèmes de la réciprocité de Maxwell-Betti et de Castigliano et résolution des systèmes hyperstatiques. Théorie des plaques minces en flexion : applications aux plaques rectangulaires et aux plaques circulaires. Coques de révolution avec chargement axisymétrique. Corps axisymétriques à paroi épaisse : réservoirs sous pression à paroi épaisse et disques en rotation. Flexion des poutres courbes. Mécanique du contact hertzien. Analyse limite et contraintes résiduelles dans les barreaux, les poutres et les plaques et autofrettage des réservoirs à paroi épaisse. Théorie des poutres sur fondations élastiques et ses applications.

Séances de laboratoire axées sur la mesure expérimentale et l'analyse par la méthode des éléments finis.



Objectifs du cours

Ce cours fournit aux étudiants les connaissances requises pour concevoir et dimensionner des composantes mécaniques de géométries complexes et évaluer la pertinence des méthodes de calcul en utilisant les notions avancées de la résistance des matériaux.




Stratégies pédagogiques
  • Trois heures de cours magistraux par semaine pour la présentation de la théorie.
  • Trois laboratoires
  • Neuf séances de travaux pratiques.

 




Utilisation d’appareils électroniques

Les étudiants peuvent utiliser les ordinateurs portables pendant le cours. Cependant seules les calculatrices programmables sont permises lors des examens.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 15:30 - 17:30 Travaux pratiques et laboratoire
Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Hakim A. Bouzid Activité de cours Hakim.Bouzid@etsmtl.ca A-1902



Cours

1. État bidimensionnel et tridimensionnel des contraintes (3h)

Introduction, tenseur de contrainte, contraintes et orientations principales, transformation des contraintes, cercle de Mohr, invariants de contraintes, contraintes octaédrales

 

2. Relations contraintes-déformations et systèmes hyperstatiques (5h)

État de déformation en 2D, transformation des déformations, relations contraintes-déformations-température, déformations en coordonnées cylindriques, déformation nominale et réelle, problèmes hyperstatiques

 

3. Critères de défaillance (3h)

Modes et types de défaillance, défaillance par écoulement, différentes théories ou critères de défaillance, critère de la contrainte de cisaillement maximale (Tresca), critère de  de l’énergie de distorsion maximale (Von Mises), critère de la contrainte normale maximale (Rankin), critère de l’énergie de déformation maximale (St Venant), critère de déformation maximale (Haigh).

 

4. Méthodes énergétiques (5h)

Énergie de déformation, théorème de réciprocité de Maxwell-Betti, théorème de Castigliano, applications, problèmes isostatiques, problèmes hyperstatiques, principe des forces virtuelles.

 

5. Flexion des anneaux et des poutres courbes (4h)

Flexion des anneaux circulaires, théorie de Winkler des poutres courbe, sections composées, contrainte radiale, énergie de déformation

 

6. Théorie des plaques (4h)

Introduction aux plaques minces, plaques rectangulaires, relation de déplacements-déformations, plaques circulaires,

 

7. Théorie des coques à paroi mince (3h)

Théorie des membranes pour les coques de révolution à paroi mince, cylindres, sphères, cônes, ellipsoïdes.

 

8. Corps axisymétrique à paroi épaisse (6h)

Introduction, corps axisymétriques à paroi épaisse, poutres courbes, cylindre à paroi épaisse sous pression, autoffretage des cylindres, disques en rotation.

 

9. Introduction à la mécanique de la rupture (6h)

Introduction, concentration des contraintes, analyse par la méthode S-N, dommage cumulatif, propagation des fissures,  méthode MLER (Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture).




Laboratoires et travaux pratiques

Voir le calendrier des activités.




Utilisation d'outils d'ingénierie

Utilisation du logiciel ANSYS pour comparaison avec la theorie et l'expérimentation dans le cadre des laboratoires sur les plaques, les anneaux et les cylindres pressurisés.




Évaluation
1)  3 labos 15 %
2)  2 mini-quiz 15 %
3)  Examen mi-session (3 heures) 30 %
4)  Examen final (3 heures) 40 %

 




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Tout retard non justifié dans la remise d’un labo sera sanctionné à raison de 33% de la note par jour de calendrier de retard; à la 3e journée de calendrier, la note zéro (0) est attribuée.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Acétates des notes de cours (voir site de cours sur https://ena.etsmtl.ca/)




Ouvrages de références
  1. A. Bazergui et al., "Résistance des Matériaux", 3e édition, École Polytechnique.
  2. A.C. Ugural, S.K. Fenster, "Advanced Strength and Applied Elasticity", Elsevier.
  3. Notes de cours de résistance des matériaux avancée, H. A. Bouzid



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca




Autres informations

Calendrier MEC555, groupe 01

Cours : Mardi de 13h30 à 17h00, Local : A1150

TP/Labo : Lundi 15h30 à 17h30, Local : B-1504/A2240

 

Semaine

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

1.

3 septembre
Congé férié

4 septembre
Début des cours
Prés. & Chap. 1

5 septembre

 

6 septembre

Activ. étudiante

7 septembre

2.

10 septembre

TP 1

11 septembre

Chap. 2

12 septembre

 

13 septembre

 

14 septembre

3.

17 septembre

TP 2

18 septembre

Chap. 2 (fin)

19 septembre
 

20 septembre

 

21 septembre

4.

24 septembre

TP 3

25 septembre

Chap. 3

26 septembre

 

27 septembre

 

28 septembre

5.

1 octobre

TP 4 & Quiz 1

2 octobre

Chap. 4

3 octobre

 

4 octobre

 

5 octobre

 

6.

8 octobre
Congé férié

9 octobre
Horaire lundi

Labo 1

10 octobre

 

11 octobre

 

12 octobre

7.

15 octobre

TP 6

16 octobre

Chap. 4 (fin)

17 octobre
 

18 octobre

 

19 octobre

 

8.

22 octobre
INTRA

23 octobre
Chap. 5

24 octobre
 

25 octobre
 

26 octobre
 

9.

29 octobre

Labo 2

30 octobre

Chap. 5 (fin)

31 octobre

Horaire jeudi

1 novembre

Congé relâche

2 novembre

Congé relâche

10.

5 novembre

Chap. 6

6 novembre

Chap. 6 (fin)

7 novembre

 

8 novembre

 

9 novembre

11.

12 novembre

TP 9

13 novembre

TP 10 & Quiz 2

14 novembre

 

15 novembre

 

16 novembre

12.

19 novembre

TP 11

20 novembre

Chap. 7

21 novembre

 

22 novembre

 

23 novembre

13.

26 novembre

Labo 3

27 novembre

Chap. 8

28 novembre

 

29 novembre

30 novembre

14.

3 décembre

4 décembre

Chap. 8 (fin)

5 décembre

 

6 décembre

 

7 décembre

 

Période d’examens finaux du 10 au 20 décembre 2018

Période de modifications d’inscription sans mention d’échec et avec remboursement (pour tous les étudiants) : du 4 au 17 septembre 2018;

Extension de la période pour annulation de cours seulement (pour les nouveaux étudiants au programme de baccalauréat uniquement, avec remboursement) : du 18 au 29 septembre 2018;

Période d’abandon des cours sans mention d’échec ni remboursement pour les cours de l'automne 2018 : du 30 septembre au 12 novembre 2018;

Période d’entrevue de stage, sans examen pour les cours de jour : du 15 au 26 octobre 2018;

Date limite pour déposer une demande de révision de note de la session d’automne 2018 : 30 janvier 2019;

Fin de la session d’automne 2018 : 8 décembre 2018.