Acquérir les principes fondamentaux de la conception de structures soumises à des excitations dynamiques, les principes d'isolation des machines et d'amortissement des vibrations. S’initier aux techniques de mesures vibratoires.

Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

• de faire la modélisation simplifiée de systèmes dynamiques complexes;
• de simuler numériquement la dynamique des systèmes avec Matlab, Simulink et E.F;
• de comparer les résultats obtenus théoriquement, par EF ainsi que par mesures expérimentales pour déterminer les paramètres modaux des structures;
• de calculer les propriétés vibratoires d’un mécanisme et en tirer les principes de conception pour limiter les vibrations;
• d’utiliser les concepts d’amortissement des vibrations, d’isolation de machines et des absorbeurs dynamiques pour réduire les vibrations.

Degrés de liberté; modélisation des systèmes vibratoires; sources de vibrations. Systèmes à 1 degré de liberté : équations du mouvement; vibrations libres; mesure d'amortissement; vibrations forcées harmoniques; isolation des machines; excitation par la base et déséquilibre des rotors; réponse impulsionnelle, transformée de Laplace, vibration aléatoire. Amortissement des structures, friction. Systèmes à plusieurs degrés de liberté : résonances et modes, vibration naturelle, vibration forcée harmonique, absorbeur dynamique, analyse modale. Techniques de mesure vibratoire. Méthode des éléments finis : matrices de masse et de rigidité, techniques d'assemblage et applications au calcul vibratoire des poutres et barres.

Travaux de laboratoire portant sur la mesure vibratoire, sur l'analyse modale des structures par mesures expérimentales et par éléments finis. Utilisation de logiciels Matlab de simulation de la dynamique.

• Sensibiliser et fournir à l'étudiant les notions de base théoriques des phénomènes vibratoires;
• donner à l'étudiant des outils de conception pour lutter contre les vibrations en tenant compte des aspects de sécurité;
• fournir à l'étudiant les notions de conception de structures en dynamique des vibrations;
• donner à l’étudiant les notions de base en mesure des vibrations.

À la fin du cours, l’étudiant devrait être capable de :

• faire la modélisation simplifiée de systèmes dynamiques;
• faire les simulations numériques de la dynamique des structures avec Matlab, Simulink et éléments finis;
• calculer les propriétés vibratoires d’un mécanisme et en tirer les principes de conception;
• utiliser les concepts d’amortissement des vibrations et d’isolation de machines;
• mesurer les vibrations et paramètres modaux d’une structure.

• Apprentissage coopératif en groupes restreints: des équipes de trois ou quatre seront constituées pour réaliser les laboratoires et projets.
• 3h30 de cours par semaine. De nombreux exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées en cours.
• 7 à 8 séances de travaux pratiques de 3h00 permettant à l'étudiant d'assimiler les notions théoriques de la matière.
• 2 séances de laboratoire informatique par équipes permettant aux étudiants de se familiariser avec les techniques de résolution numérique (boîte à outils SIMULINK de MATLAB) et la méthode des éléments finis.
• 2 séances de laboratoire de mesure expérimentales par équipes permettant aux étudiants de se familiariser avec la mesure de vibrations par excitation forcée et l’analyse modale expérimentale.
• 2 projets en équipes.
  • Projet 1 : Conception par simulation numérique à l’aide de SIMULINK.
  • Projet 2 : Analyse modale expérimentale et conception en vibration à l’aide de la méthode des éléments finis.
• Moyens de calcul : la calculatrice TI est l’outil de base pour les calculs.  Elle devra être apportée à tous les cours, TP, laboratoire et examens.  Un ordinateur (logiciels MATLAB/SIMULINK et EF) sera utilisé dans les laboratoires et pour le projet.
• Des systèmes d’acquisition de données, capteurs et analyseurs de vibration seront utilisés dans les laboratoires expérimentaux.

Des systèmes d’acquisition de données, capteurs et analyseurs de vibration seront utilisés dans les laboratoires expérimentaux.

 * Voir les dates dans la section « Dates des examens intra » et aux calendriers de la section «Autres».

**Sera déterminée à la fin de la session.

• Une note moyenne de 50 % ou plus dans les examens est nécessaire pour passer le cours.
• Une note moyenne de 60 % ou plus dans tous les éléments est obligatoire pour passer le cours.

N/A

• Marc Thomas et Frédéric Laville, «Simulation des vibrations mécaniques par Matlab, Simulink et Ansys», Université du Québec, École de technologie supérieure, 2005, ISBN 2-921145-52-9, disponible à la COOP de l’ÉTS.

Ouvrages de référence recommandés

• Inman, D.J., «Engineering Vibration», Prentice Hall, 1994 ou 2001.
• Rao, S. S., «Mechanical Vibrations», Addisson Wesley, 1995 ou 2003.

Ouvrages de références complémentaires

• Drouin, B. et Senicourt, J.M., «De la mécanique vibratoire classique à la méthode des éléments finis», AFNOR, 1993.
• Kelly, S.G., «Fundamentals of mechanical vibrations», McGraw Hill, 1993 ou 2000.
• Ewins, D.J., «Modal Analysis: Theory and Practice», EUS, 1984.

https://ena.etsmtl.ca

Calendrier universitaire – Été 2022

MEC525 Groupe 01

Cours : Jeudi 13h30-17h00, Local : B-3418

TP/Labo : Jeudi 08h30-11h30, D-4017 (TP), A-1226 (Informatique), A-2214 (Labo)

1. Examens finaux : 8 au 17 août 2022.
2. Période d’entrevue de stage, sans examen pour les cours de jour : du 10 au 17 juin 2022.

Calendrier universitaire – Hiver 2022

MEC525 Groupe 02

Cours : Mardi 13h30-17h00, Local : B-3414

TP/Lab.: Mercredi 13h30-16h30, local TP : B-3432. Lab. Informatique A-1226. Mesures : A-2214

1. Examens finaux : 8 au 17 août 2022.
2. Période d’entrevue de stage, sans examen pour les cours de jour : du 10 au 17 juin 2022.