Advanced mechanisms for extreme environments

MICRO-372 / 3 credits

Teacher: Cosandier Florent

Language: French

Résumé

Ce cours présente des concepts d'ingénierie mécanique avancée au travers d'exemples concrets de mécanismes de précision. Ceux-ci fonctionnent dans des environnements extrêmes, que ce soit dans l'espace ou sur terre. Les notions théoriques sont approfondies ainsi que les contraintes environnementales

Contenu

  1. Introduction
  2. Domaines d'applications et exemples (aérospatial, astrophysique, métrologie, instrumentation médicale, horlogerie, robotique, MEMS)
  3. Environnements (extrêmes) de fonctionnement et contraintes associées (vacuum, cryogénie, haute température, vibrations, microgravité, rayonnements ionisants, champs magnétiques, stérilisation, in vivo)
  4. Conception (calculs structurels, modèles géométriques, optimisation, choix des matériaux, dimensionnement, choix des composants commerciaux)
  5. Simulation (analyse cinématique, modélisation statique et modale en FEM)
  6. Notions de dynamiques (amortissement, fréquences propres, équilibrage)
  7. Fabrication, assemblage et intégration de mécanismes de précision
  8. Tests et caractérisation (fonctionnel, durée de vie, thermique, environnemental)
  9. (Ultra-) Haute précision (sources de perturbations, instruments de mesures, procédure de calibration)
  10. Exemples de synthèse tirés d'applications existantes

Mots-clés

Mécanismes de précision, Environnements extrêmes, Systèmes dynamiques, Application spatiales et terrestres, Horlogerie, Ingénierie scientifique, Vacuum, Cryogénie, Vibrations, Microgravité

Compétences requises

Cours prérequis obligatoires

Conception de mécanismes I et II, Physique générale

Concepts importants à maîtriser

Ce cours multidisciplinaire se base sur les notions de physique et d'ingénierie acquises durant le cycle de bachelor

Acquis de formation

A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:

  • Formuler les spécifications fonctionnelles et environnementales à partir d'un cahier des charges établi.
  • Concevoir des mécanismes de haute précision compatible avec les contraintes (matériau compatible au vide/radiations, effets thermiques, effet magnétique, chocs, vibrations, usure, dégazage, émission de particules, etc..) relatives des environnements de fonctionnement.
  • Identifier les analyses requises en vue d'effectuer les dimensionnements critiques d'un mécanisme.
  • Prévoir les performances d'un mécanisme donné et élaborer les protocoles expérimentaux permettant de les valider expérimentalement
  • Déterminer la durée de vie d'un mécanisme, établir les procédures de maintenance et de démantèlement.

Compétences transversales

  • Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.
  • Dialoguer avec des professionnels d'autres disciplines.

Méthode d'enseignement

Cours ex-cathedra consolidé par des exercices.

Méthode d'évaluation

Examen écrit final durant la session d'examens.

Encadrement

Assistants Oui

Ressources

Service de cours virtuels (VDI)

Oui

Bibliographie

  • The Art of Flexure mechanism Design - Florent Cosandier, Simon Henein, Murielle Richard, Lennart Rubbert, EPFL Press, 2017
  • Space Tribology Handbook, ESTL- 3rd edition, AEA Technology plc, 2002
  • Handbook of Vacuum Science and Technology 1st Edition - October 13, 1997

Ressources en bibliothèque

Polycopiés

Diapositives du cours (en anglais)

Liens Moodle

In the programs

  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional
  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional
  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional
  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional
  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional
  • Semester: Spring
  • Exam form: Written (summer session)
  • Subject examined: Advanced mechanisms for extreme environments
  • Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
  • Type: optional

Reference week

Monday, 15h - 17h: Lecture CM4

Monday, 17h - 18h: Exercise, TP CM4

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