Mécanismes avancés pour environnements extrêmes
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
Dans les plans d'études
- Semestre: Printemps
 - Forme de l'examen: Ecrit (session d'été)
 - Matière examinée: Mécanismes avancés pour environnements extrêmes
 - Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
 - Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
 - Type: optionnel
 
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 - Forme de l'examen: Ecrit (session d'été)
 - Matière examinée: Mécanismes avancés pour environnements extrêmes
 - Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
 - Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
 - Type: optionnel
 
Semaine de référence
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| 12-13 | |||||
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| 19-20 | |||||
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| 21-22 | 
Légendes:
Cours
Exercice, TP
Projet, Labo, autre