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École de technologie supérieure
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Responsable(s) de cours :
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Raynald Guilbault
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PLAN DE COURS
Été 2019
MEC727 : Tribologie (3 crédits)
Préalables
Aucun préalable requis
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Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8
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Qualités de l'ingénieur
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Qualité visée dans ce cours |
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Qualité visée dans un autre cours |
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Indicateur enseigné |
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Indicateur évalué |
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Indicateur enseigné et évalué |
Descriptif du cours
S’initier à la science récente du contact des surfaces solides en mouvement relatif : frottement, usure et lubrification.
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’établir et analyser les efforts de contact entre deux solides cylindriques ou sphériques;
• d’analyser les différents régimes de lubrification, calculer l’épaisseur de film d’huile et estimer les coefficients de friction;
• de choisir adéquatement le lubrifiant pour une application;
• de décider des modifications permettant de réduire l’usure des matériaux mis en contact.
Conditions statiques : théorie du contact de Hertz, étude des efforts de frottement en condition de contact non hertzien par approches numériques, déformation des corps, aire de contact, force de friction. Frottement et usure, coefficient de friction, environnement et condition du contact réel, nature des surfaces, rugosité, effet de la vitesse de glissement, échauffement, phénomènes d’abrasion et fatigue, adhésion. Lubrification : divers lubrifiants, lois de la mécanique des fluides, paliers lisses, paliers de butée et engrenages.
Séances de laboratoire portant sur l'analyse des contraintes de contact et sur la mesure des coefficients de frottement.
Objectifs du cours
L’objectif est d’introduire l’étudiant aux théories du contact des surfaces solides en mouvement relatif : frottement, usure et lubrification. Il s’agira particulièrement :
- de fournir à l’étudiant les connaissances nécessaires à l’analyse des conditions de contact entre deux ou trois solides.
- de présenter à l’étudiant les phénomènes responsables de l’usure des éléments mécaniques.
- de fournir à l’étudiant les notions de base de la lubrification de divers éléments mécaniques.
À la fin du cours, l’étudiant devrait être capable :
- d’établir et analyser les efforts de contact entre deux solides cylindriques ou sphériques.
- d’analyser les différents régimes de lubrification, calculer l’épaisseur de film d’huile et estimer les coefficients de friction.
- de choisir adéquatement le lubrifiant pour une application.
- de suggérer les modifications permettant de réduire l’usure des matériaux mis en contact.
Stratégies pédagogiques
- Trois (3) heures de cours magistral par semaine;
- Deux (2) heures de travaux pratiques par semaine;
- Un (1) devoir en équipe de deux (2) étudiants.
Utilisation d’appareils électroniques
N/A
Horaire
Groupe | Jour | Heure | Activité |
01 | Lundi | 08:30 - 12:00 | Activité de cours |
| Jeudi | 15:30 - 17:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
Coordonnées de l’enseignant
Cours
Chapitres |
Activités |
1 |
Introduction et topographie des surfaces
Étude des paramètres statistiques utilisés dans la définition des surfaces : rugosité, asymétrie et aplatissement des distributions. Définition des aires de contact apparente et réelle. (durée 4h30)
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2 |
Les lubrifiants
Définition des fonctions des divers types d’huiles minérales et synthétiques. Étude de leur composition. Définition des propriétés de base et de leurs interrelations. Présentation des méthodes de classification. (durée 4h)
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3 |
La mécanique du contact hertzien
Étude du contact des surfaces cylindriques et sphériques : calcul des déplacements et contraintes. (durée 4h30)
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4 |
Le frottement
Théorie de l’adhésion et forces engendrées par les déformations plastiques, coefficient de frottement, mécanisme de broutage, frottement de roulement. (durée 5h30)
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5 |
L’usure
Prédiction de l’usure par adhésion et abrasion, définition des mécanismes impliqués. Étude des débris d’usure. (durée 3h30)
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6 |
La lubrification onctueuse
Étude des mécanismes impliqués : absorption physique, absorption chimique, réaction chimique. Définition des régimes de lubrification à partir du paramètre du film L. (durée 1h00)
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7 |
La lubrification hydrostatique
Développement des équations de Navier-Stoke, équation de Reynolds. Signification physique des termes de l’équation de Reynolds. Paliers de butée hydrostatiques : pression, charge admissible, débit, rigidité, coefficient de frottement, pertes et accroissement de température. (durée 3h00)
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8 |
La lubrification hydrodynamique
Paliers de butée hydrodynamiques et paliers lisses : pression, charge admissible, débit, rigidité, coefficient de frottement, pertes et accroissement de température. Équation de Petroff pour les paliers lisses faiblement chargés. (durée 5h15)
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9 |
La lubrification élasto-hydrodynamique
Trois phénomènes : espace convergent (équation de Reynolds), piézoviscosité (équation de Barus) et déformations élastiques des surfaces (équations du contact hertzien). (durée 5h00)
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Laboratoires et travaux pratiques
Voir Calendrier dans la section "Autre".
Utilisation d'outils d'ingénierie
N/A
Évaluation
Activités
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Descriptions
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%
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Laboratoires
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Deux laboratoires en équipe de deux (10 % chacun)
Laboratoire 1 Mécanique du contact (6 juin)
Laboratoire 2 Mesure des coefficients de frottement (4 juillet)
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20
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Devoir
Problèmes
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Devoir en équipe de deux (remise le 29 juillet)
Préparation du cours sur les paliers lisses et problèmes faits en classe (22 juillet)
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20
5
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Intra
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Un contrôle (20 juin)
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25
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Final
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Examen final
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30
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Dates des examens intra
Groupe(s) | Date |
1 | 20 juin 2019 |
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
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Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, 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 ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).
Documentation obligatoire
- Notes de cours (diapositives)
Autres informations
Calendrier prévu – MEC727 Groupe 01
Cours : Lundi de 08h30 à 12h00, local : B-3418
TP/Labo : Jeudi de 15h30 à 17h30, local : B-3418, A-1222, A-2170
Nombre de semaines
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Lundi
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Mardi
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Mercredi
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Jeudi
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Vendredi
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1.
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29 avril
Début des cours
MEC727-01
Cours 1
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30 avril
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1 mai
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2 mai
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3 mai
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2.
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6 mai
MEC727-01
Cours 2
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7 mai
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8 mai
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9 mai
MEC727-01
TP 1
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10 mai
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3.
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13 mai
MEC727-01
Cours 3
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14 mai
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15 mai
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16 mai
MEC727-01
TP 2
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17 mai
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4.
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20 mai
Journée des Patriotes
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21 mai
Horaire du lundi
MEC727-01
Cours 4
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22 mai
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23 mai
MEC727-01
TP 3
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24 mai
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5.
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27 mai
MEC727-01
Cours 5
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28 mai
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29 mai
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30 mai
MEC727-01
TP 4
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31 mai
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6.
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3 juin
MEC727-01
Cours 6
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4 juin
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5 juin
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6 juin
MEC727-01
TP 5 Laboratoire 1
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7 juin
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7.
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10 juin
MEC727-01
Cours 7
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11 juin
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12 juin
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13 juin
MEC727-01
TP 6
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14 juin
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8.
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17 juin
MEC727-01
Cours 8
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18 juin
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19 juin
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20 juin
MEC727-01
TP 7 Quiz #1
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21 juin
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9.
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24 juin
Fête nationale du Québec
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25 juin
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26 juin
Horaire du lundi
MEC727-01
Cours 9
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27 juin
MEC727-01
TP 8
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28 juin
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10.
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1 juillet
Fête du Canada
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2 juillet
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3 juillet
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4 juillet
MEC727-01
TP 9 Laboratoire 2
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5 juillet
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11.
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8 juillet
MEC727-01
Cours 10
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9 juillet
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10 juillet
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11 juillet
MEC727-01
TP 10
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12 juillet
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12.
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15 juillet
MEC727-01
Cours 11
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16 juillet
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17 juillet
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18 juillet
MEC727-01
TP 11
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19 juillet
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13.
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22 juillet
MEC727-01
Cours 12
Paliers lisses
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23 juillet
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24 juillet
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25 juillet
MEC727-01
TP 12
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26 juillet
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14.
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29 juillet
MEC727-01
Cours 13
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30 juillet
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31 juillet
Fin des cours
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1 août
Période d’examens finaux : 1 au 10 août 2019
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15.
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