STM-PARC-1-Surfaces et Design DSMI
- ue-mec-stm-pl-09
- Plasturgie
Semestre : 9
Responsable(s) du contenu pédagogique
- Hervé PELLETIER
- Thierry ROLAND
| Total coefficients : 2 |
| Total heures : 24 (15 cours, 9 TD) |
Objectif
De nombreux matériaux naturels (bois, végétaux), agroalimentaires (pain, meringue, chips, barres chocolatées) ou biologiques (Os, tissus vivants) présentent une structure interne architecturée que l’on peut qualifier de structure cellulaire (ou mousse). Le cours est une introduction à la compréhension de la relation structures/propriétés des matériaux à structures cellulaires pour apporter des connaissances en termes de tenue mécanique de ces matériaux et de leur mode de rupture ou de dégradation. En particulier, la description d’une structure de mousse à mobiliser plusieurs générations de physiciens, chimistes et même mathématiciens et une rétrospective de ces études sera présentée.
Programme
Les notions abordées sont :
- Structures des matériaux cellulaires et règles d’organisation associées.
- Prévision du comportement mécanique d’un matériau cellulaire à partir de l’analyse de ses différents constituants et de leurs répartitions.
- Moyens expérimentaux permettant une analyse numérique multi-échelle d’un biomatériau (Observations et Imageries 2D/3D – Scanner/Tomographie RX) – modélisation numérique.
L’objectif des TD est de présenter une approche de modélisation permettant d’optimiser les performances des conceptions d’ingénierie en contrôlant leurs structures :
- Introduction à une méthodologie d’analyse multi-échelle des matériaux pour étudier leur comportement macroscopique : modèle à cellule unitaire d’Ashby - Applications sur matériaux type Os : fémur, tibia, vertèbre – relation densitprop.
- Comportement en compression : études des mécanismes de déformation (flambement élastique, plasticit rupture)
- Outils de génération de microstructures numériques avec prise en compte des différents constituants, Imagerie et traitements d’images appliqués en tomographie RX - modélisation 2D/3D
Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques
Les notions abordées sont :
- Structures des matériaux cellulaires et règles d’organisation associées.
- Prévision du comportement mécanique d’un matériau cellulaire à partir de l’analyse de ses différents constituants et de leurs répartitions.
- Moyens expérimentaux permettant une analyse numérique multi-échelle d’un biomatériau (Observations et Imageries 2D/3D – Scanner/Tomographie RX) – modélisation numérique.
L’objectif des TD est de présenter une approche de modélisation permettant d’optimiser les performances des conceptions d’ingénierie en contrôlant leurs structures :
- Introduction à une méthodologie d’analyse multi-échelle des matériaux pour étudier leur comportement macroscopique : modèle à cellule unitaire d’Ashby - Applications sur matériaux type Os : fémur, tibia, vertèbre – relation densitprop.
- Comportement en compression : études des mécanismes de déformation (flambement élastique, plasticit rupture)
- Outils de génération de microstructures numériques avec prise en compte des différents constituants, Imagerie et traitements d’images appliqués en tomographie RX - modélisation 2D/3D
Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques
Utilisation de Moodle avec la mise à disposition de ressources pédagogiques, en particulier de ressources associées à la modélisation numérique par EF.
Mode d'évaluation
Projet : sur la base des exemples d’applications vus en TD ou d’analyses de documents, études de cas à réaliser en binôme sur la durée du semestre, impliquant la mise en œuvre d’un calcul analytique et d’une modélisation de type éléments finis.
Livrable : synthèse des travaux réalisés incluant l’analyse des résultats.
Utilisation d’une grille de compétences pour réaliser l?valuation des étudiants
Bibliographie
Stevenson, Paul : Foam Engineering : Fundamentals and Applications, John Wiley&Sons, 2012, ISBN: 978-0-470-66080-5
Wen, Cuie : Metallic Foam Bone, Processing, Modification and Characterization and Properties, Elsevier Science, 2016, ISBN: 978-0-08-101289-5
Zhu, Jihong : Topology Optimization in Engineering Structure Design, Elsevier Science, 2016, ISBN: 978-1-78548-224-3
Sadd, Martin H : Continuum Mechanics Modeling of Material Behavior, Elsevier Science, 2018, ISBN: 978-0-12-811474-2
Lorna J. Gibson : Cellular Solids Structure and Properties, Cambridge University Press, 1997, ISBN: 9781139878326