Advanced mechanisms for extreme environments
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
- Introduction
- Domaines d'applications et exemples (aérospatial, astrophysique, métrologie, instrumentation médicale, horlogerie, robotique, MEMS)
- Environnements (extrêmes) de fonctionnement et contraintes associées (vacuum, cryogénie, haute température, vibrations, microgravité, rayonnements ionisants, champs magnétiques, stérilisation, in vivo)
- Conception (calculs structurels, modèles géométriques, optimisation, choix des matériaux, dimensionnement, choix des composants commerciaux)
- Simulation (analyse cinématique, modélisation statique et modale en FEM)
- Notions de dynamiques (amortissement, fréquences propres, équilibrage)
- Fabrication, assemblage et intégration de mécanismes de précision
- Tests et caractérisation (fonctionnel, durée de vie, thermique, environnemental)
- (Ultra-) Haute précision (sources de perturbations, instruments de mesures, procédure de calibration)
- 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
- Space Tribology Handbook (site externe)
- Handbook of Vacuum Science and Technology 1st Edition - October 13, 1997
- The Art of Flexure mechanism Design / Cosandier, Henein, Richard, Rubbert
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
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- Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
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- Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
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- 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
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- Semester: Spring
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- Courses: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
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