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Programme(s) : 7684,7884

Profils(s) : Tous profils

MAT265 ET MEC222 ET MEC423

Afficher les préalables et les unités d'agrément

Afficher les qualités de l'ingénieur

École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Zhaoheng Liu

PLAN DE COURS

Hiver 2023
MEC525 : Conception vibratoire et dynamique des structures (4 crédits)

Préalables

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours

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 ou l'étudiante 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.

Objectifs du cours

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.

Stratégies pédagogiques

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.

Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrice TI, MATLAB, ANSYS.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Lundi	08:30 - 12:00	Activité de cours
	Mardi	08:30 - 11:30	Travaux pratiques et laboratoire
02	Mardi	13:30 - 17:00	Activité de cours
	Mercredi	08:30 - 11:30	Travaux pratiques et laboratoire
03	Lundi	18:00 - 21:30	Activité de cours
	Mardi	18:00 - 21:00	Travaux pratiques et laboratoire

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Zhaoheng Liu	Activité de cours	Zhaoheng.Liu@etsmtl.ca	A-1914
01	Aidin Delnavaz	Travaux pratiques et laboratoire	cc-AIDIN.DELNAVAZ@etsmtl.ca
01	Zhaoheng Liu	Travaux pratiques et laboratoire	Zhaoheng.Liu@etsmtl.ca	A-1914
02	Zhaoheng Liu	Activité de cours	Zhaoheng.Liu@etsmtl.ca	A-1914
02	Aidin Delnavaz	Travaux pratiques et laboratoire	cc-AIDIN.DELNAVAZ@etsmtl.ca
03	Farid Mabrouki	Activité de cours	cc-Farid.MABROUKI@etsmtl.ca
03	David Gagnon	Travaux pratiques et laboratoire	david.gagnon.6@ens.etsmtl.ca
03	Farid Mabrouki	Travaux pratiques et laboratoire	cc-Farid.MABROUKI@etsmtl.ca

Cours

	Contenus traités dans le cours	Heures
S01	*Mouvement harmonique :* Définition de la vibration. Fonction harmonique, pulsation, fréquence, période, phase. Déplacement, vitesse, accélération. Unités.	3
S02	*Modélisation physique :* Éléments de base des systèmes mécaniques vibratoires. Passage d’un système réel à un modèle dynamique fait d’éléments simples (masse, ressort et amortisseur) en translation et en rotation.	3
S03	*Mise en équation :* Mise en équation du modèle dynamique obtenu à partir de la modélisation physique par une méthode systématique incluant l’évaluation du nombre de degrés de liberté du système, la construction des DCL de chaque élément et l’écriture des relations pour chaque élément.	3
S04	*Réponse libre et réponse à une excitation harmonique :* Vibration libre des systèmes non amortis et amortis.	3
S05	*Résolution numérique :* Mise en équation adaptée à la résolution numérique et utilisation de la boîte à outils SIMULINK dans l’environnement MATLAB. Comparaison avec les résultats obtenus analytiquement.	3
S06	*Réponse libre et réponse à une excitation harmonique :* Excitation harmonique des systèmes non amortis et amortis, amplification.	3
S07	*Réponse à une excitation transitoire d’un système à un degré de liberté :* Résolution analytique d’un système à un degré de liberté dans le cas d’une excitation transitoire. Examen de la réponse temporelle des systèmes. Utilisation de MATLAB pour générer les graphiques des réponses temporelles.	3
S08	*Transmissibilité et isolation antivibratoire et excitation de la base :* Transmissibilité des forces, isolation des machines. Excitation de la base, déséquilibre, vitesses critiques de rotors, mouvement relatif.	3
S09	*Amortissement des vibrations :* Énergie dissipée. Amortissement structural et de coulomb. Notion d’amortissement équivalent. Applications en vibrations libres et forcées.	3
S10	*Systèmes à plusieurs degrés de liberté (vibrations libres) :* Modèle à deux degrés de liberté non amorti, couplage, fréquences de résonances et modes. Réponse libre, coordonnées généralisées.	3
S11	*Méthode des éléments finis :* Principe de la méthode des éléments finis et application au calcul vibratoire des poutres.	3
S12	*Systèmes à plusieurs degrés de liberté (méthodes de résolutions)* : Analyse modale, formulation d’état et autres méthodes de résolutions.	3
S13	*Systèmes à plusieurs degrés de liberté (vibrations forcées) :* Méthode de compliance amortie.	1,5
S14	*Amortisseur dynamique :* Technique de neutralisation de la vibration à l’aide d’un absorbeur dynamique.	1,5
	Total	39

Laboratoires et travaux pratiques

Voir la section "Stratégies pédagogiques".

Utilisation d'outils d'ingénierie

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

Évaluation

Activité	Description	%	Date de remise
Projet 1	Simulation numérique du système vibratoire à l’aide de SIMULINK	15	À déterminer
Projet 2	Application de la méthode des éléments finis en vibration (ANSYS) et l’analyse modale expérimentale	15	À déterminer
Intra	Examen de mi-session	35	*
Final	Examen final	35	**

* 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.

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	7 mars 2023
2	8 mars 2023
3	14 février 2023

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

N/A

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).

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/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) 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

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 références

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.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca

Autres informations

Calendrier universitaire – Hiver 2023

MEC525 Groupe 01

Cours : Lundi 08h30 - 12h00, Local : Zoom

TP/Labo : Lundi 08h30-11h30, B-4416 (TP), A-1214 (Informatique), A-2214 (Labo)

Sem.

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

02 jan.

03 jan

04 jan.

05 jan.

(Début des cours)

06 jan.

09 jan.

Cours 01

(Modélisation)

10 jan.

11 jan.

12 jan.

13 jan.

16 jan.

Cours 02

(Mise en équation)

17 jan.

TP 01

18 jan.

19 jan.

20 jan.

23 jan.

Cours 03

(Vibration libre, système à 1 DDL)

24 jan.

TP 02

25 jan.

26 jan.

27 jan.

30 jan.

Cours 04

(Excitation harmonique)

31 jan.

TP 03

01 fév.

02 fév.

03 fév.

06 fév.

Cours 05

(Excitation transitoire)

07 fév.

TP 04

08 fév.

09 fév.

10 fév.

13 fév.

Cours 06

(Transmissibilité)

14 fév.

TP 05

(Simulink)

15 fév.

16 fév.

17 fév.

20 fév.

Cours 07

(Révision)

21 fév.

TP 06

22 fév.

23 fév.

24 fév.

27 fév.

Relâche

28 fév.

Relâche

01 mars

Relâche

02 mars

Relâche

03 mars

Relâche

06 mars

Cours 08

(Amortissement)

07 mars

TP 07

(Intra)

08 mars

09 mars

10 mars

13 mars

Cours 09

(Vibration libre, plusieurs DDL)

14 mars

TP 08

15 mars

16 mars

17 mars

20 mars

Cours 10

(MÉF)

21 mars

TP 09

22 mars

23 mars

24 mars

27 mars

Cours 11

(Méthode des modes normaux)

28 mars

TP 10

(ANSYS)

29 mars

30 mars

31 mars

03 avril

Cours 12

(Méthode de compliance)

04 avril

TP 11

05 avril

06 avril

07 avril

Congé de Pâques

10 avril

Congé de Pâques

11 avril

TP 12

12 avril

13 avril

Horaire du lundi

Cours 13 (Révision)

14 avril

1. Fin de cours - 15 avril 2023
2. Examens finaux - 17 su 27 avril 2023
3. Abandon sans remboursement: 2 février au 16 mars 2023

MEC525 Groupe 02

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

TP/Lab.: Mercredi 08h30-11h30, B-3414 (TP), A-1214 (Informatique), A-2214 (Labo)

Sem.

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

02 jan.

03 jan

04 jan.

05 jan.

(Début des cours)

06 jan.

09 jan.

10 jan.

Cours 01

(Modélisation)

11 jan.

12 jan.

13 jan.

16 jan.

17 jan.

Cours 02

(Mise en équation)

18 jan.

TP 01

19 jan.

20 jan.

23 jan.

24 jan.

Cours 03

(Vibration libre, système à 1 DDL)

25 jan.

TP 02

26 jan.

27 jan.

30 jan.

31 jan.

Cours 04

(Excitation harmonique)

01 fév.

TP 03

02 fév.

03 fév.

06 fév.

07 fév.

Cours 05

(Excitation transitoire)

08 fév.

TP 04

09 fév.

10 fév.

13 fév.

14 fév.

Cours 06

(Transmissibilité)

15 fév.

TP 05

(Simulink)

16 fév.

17 fév.

20 fév.

21 fév.

Cours 07

(Révision)

22 fév.

TP 06

23 fév.

24 fév.

27 fév.

Relâche

28 fév.

Relâche

01 mars

Relâche

02 mars

Relâche

03 mars

Relâche

06 mars

07 mars

Cours 08

(Amortissement)

08 mars

TP 07

(Intra)

09 mars

10 mars

13 mars

14 mars

Cours 09

(Vibration libre, plusieurs DDL)

15 mars

TP 08

16 mars

17 mars

20 mars

21 mars

Cours 10

(MÉF)

22 mars

TP 09

23 mars

24 mars

27 mars

28 mars

Cours 11

(Méthode des modes normaux)

29 mars

TP 10

(ANSYS)

30 mars

31 mars

03 avril

04 avril

Cours 12

(Méthode de compliance)

05 avril

TP 11

06 avril

07 avril

Congé de Pâques

10 avril

Congé de Pâques

11 avril

Cours 13 Révision)

12 avril

TP 12

13 avril

Horaire du lundi

14 avril

1. Fin de cours - 15 avril 2023
2. Examens finaux - 17 su 27 avril 2023
3. Abandon sans remboursement: 2 février au 16 mars 2023

MEC525 Groupe 03

Cours : Lundi 18h00 - 21h00, Local : D-5017

TP/Lab.: Mardi 18h00-21h30, D-5008 (TP), A-1214 (Informatique), A-2214 (Labo)

Sem.

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

02 jan.

03 jan

04 jan.

05 jan.

(Début des cours)

06 jan.

09 jan.

Cours 01

(Modélisation)

10 jan.

TP 01

11 jan.

12 jan.

13 jan.

16 jan.

Cours 02

(Mise en équation)

17 jan.

TP 02

18 jan.

19 jan.

20 jan.

23 jan.

Cours 03

(Vibration libre, système à 1 DDL)

24 jan.

TP 03

25 jan.

26 jan.

27 jan.

30 jan.

Cours 04

(Excitation harmonique)

31 jan.

TP 04

01 fév.

02 fév.

03 fév.

06 fév.

Cours 05

(Transmissibilité)

07 fév.

TP 05

08 fév.

09 fév.

10 fév.

13 fév.

Cours 06

(Révision)

14 fév.

TP 06

(Intra)

15 fév.

16 fév.

17 fév.

20 fév.

Cours 07

(Excitation transitoire)

21 fév.

TP 07

(Simulink)

22 fév.

23 fév.

24 fév.

27 fév.

Relâche

28 fév.

Relâche

01 mars

Relâche

02 mars

Relâche

03 mars

Relâche

06 mars

Cours 08

(Amortissement)

07 mars

TP 08

08 mars

09 mars

10 mars

13 mars

Cours 09

(Vibration libre, plusieurs DDL)

14 mars

TP 09

15 mars

16 mars

17 mars

20 mars

Cours 10

(MÉF)

21 mars

TP 10

(ANSYS)

22 mars

23 mars

24 mars

27 mars

Cours 11

(Méthode des modes normaux)

28 mars

TP 11

29 mars

30 mars

31 mars

03 avril

Cours 12

(Méthode de compliance)

04 avril

TP 12

05 avril

06 avril

07 avril

Congé de Pâques

10 avril

Congé de Pâques

11 avril

12 avril

13 avril

Horaire du lundi

Cours 13 (Révision)

14 avril

1. Fin de cours - 15 avril 2023
2. Examens finaux - 17 su 27 avril 2023
3. Abandon sans remboursement: 2 février au 16 mars 2023