Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Construction de
séquences
pédagogiques
Flambement
1
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
1. Mise en situation 1.1. Présentation de la formation DUT GMP
1.2. Présentation du cours de DDS
2. Séquence 2.1. Objectifs
2.2. Prérequis
2.3. Difficultés potentielles
2.4. Plan
2.5. Activités
2.6. Modalités de contrôle des connaissances
3. Leçon 3.1. Objectifs
3.2. Prérequis
3.3. Difficultés potentielles
3.3. Plan
3.4. Exposé
3.5. Activités
Sommaire
2
Situation
Séquence
Leçon
Formation : DUT GMP
Unité d’enseignement : DDS
Séquence : Sollicitations simples (torsion, flexion)
Leçon : flambement
1. Mise en situation
3
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
Situation
Séquence
Leçon
Origines
• Bac S-SI (27%)
• Bac S-SVT (33%)
• Bac STI2D (37%)
Formation
• DUT GMP
Débouchés
• Poursuite d’études (88%)
• Insertion professionnelle (12%)
Flambement
1. Mise en situation
4
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
5
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
6
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
7
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
8
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Surfaces fonctionnelles (de mise en position, réalisation liaison pivot)
Chemise CH 1 Jean Roda
Plans coplanaires
Cylindre
F CH G CH
Contact Jeu
Plan Cylindre
C CA D CA
Flambement
1. Mise en situation
9
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
10
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
11
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
12
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
13
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
14
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
15
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
16
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Compétences :
• Analyser
• Modéliser
• Concevoir
• Industrialiser
• Organiser
• Communiquer
• Produire
• Valider
Flambement
1. Mise en situation
17
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Services et départements industriels :
• Recherche et développement, essais
• Bureau d’études et outillage
• Méthodes et industrialisation
• Maintenance et supervision
• Organisation et gestion de production
• Production
• Assurance et contrôle de la qualité
• Achat, vente et après-vente
Flambement
1. Mise en situation
18
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Jean-Charles DI GIOVANNI
IUT de Cachan GMP, promotion 2010
Dessinateur projeteur chez HISPANO SUIZA
Flambement
1. Mise en situation
19
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Célia Le GOUIL
IUT de Cachan GMP, promotion 2004
Responsable du département matériaux
chez SIEMENS WIND POWER
(Danemark)
Flambement
1. Mise en situation
20
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
Carole FAUVERGE
IUT de Cachan GMP, promotion 2010
Ingénieur projet en Supply Chain chez
LOREAL
Flambement
1. Mise en situation
21
1.1. Présentation de la formation DUT GMP
« Généraliste de l’industrie mécanique »
Situation
Séquence
Leçon
François DESSOUCHES
IUT de Cachan GMP, promotion 2009
Inspecteur de fabrication à la SNECMA
Flambement
1. Mise en situation
22
Objectifs :
• comprendre et effectuer des calculs de dimensionnement ou de
contrôle en rigidité ou résistance ainsi que des mesures de
déformations
• mettre en œuvre des calculs en entreprise :
• au bureau d’études (analytiquement ou avec l’aide d’utilitaires
informatisés)
• au bureau de calcul (analyse statique en élasticité linéaire sur des
codes classiques)
• sur une pièce ou une structure simple (méthodes numériques et
expérimentales de détermination des contraintes)
Situation
Séquence
Leçon
1.2. Présentation du cours de DDS
Flambement
1. Mise en situation
23
Modalités pédagogiques :
• poser les bases de l’analyse des effets des sollicitations mécaniques
• après une étude théorique mettre en œuvre des méthodes pratiques
• être illustré par des exemples réels
• utiliser des outils numériques
• sensibiliser aux 3 phases de l’étude (modélisation, calcul manuel ou
numérique et dépouillement des résultats)
• donner un sens critique
Situation
Séquence
Leçon
1.2. Présentation du cours de DDS
Flambement
1. Mise en situation
24
Organisation :
Situation
Séquence
Leçon
1.2. Présentation du cours de DDS
Semestre Module Dimensionnement Des Structures CM TD TP
S1 M1102 Hypothèses de la Résistance Des Matériaux et
sollicitations simples 8h 18h 4h
S2 M2102 Sollicitations simples : torsion - flexion 10h 16h 4h
S3 M3102 Elasticité – sollicitations composées 8h 18h 4h
S4 M4102C Méthodes énergétiques et modélisation par
éléments finis 8h 18h 4h
Flambement
1. Mise en situation
25
Organisation :
Situation
Séquence
Leçon
1.2. Présentation du cours de DDS
Semestre Module Dimensionnement Des Structures CM TD TP
S1 M1102 Hypothèses de la Résistance Des Matériaux et
sollicitations simples 8h 18h 4h
S2 M2102 Sollicitations simples : torsion - flexion 10h 16h 4h
S3 M3102 Elasticité – sollicitations composées 8h 18h 4h
S4 M4102C Méthodes énergétiques et modélisation par
éléments finis 8h 18h 4h
Flambement
• Objectifs du module :
• Présenter le comportement des poutres en flexion et torsion.
• Compétences visées:
• Sélectionner les matériaux et dimensionner les structures.
• Associer un modèle scientifique à une situation concrète.
• Associer à des observations des quantités mesurables pertinentes et
objectives.
2. Séquence
26
2.1. Objectifs
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
• Statique
• Matériaux et notions de contraintes
• Hypothèses de la RDM
• Traction-cisaillement
• Intégrale.
2. Séquence
27
2.2. Prérequis
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
• Notions précédentes non maitrisées (hypothèses, torseur de cohésion,
traction/compression et cisaillement, critère de rigidité/contrainte, concentration de
contrainte)
• Outils mathématiques non maitrisés (intégrale)
Moyens d’y remédier :
• Consolidation de connaissance sur les notions précédentes par des exemples sur
plusieurs cas avec une difficulté croissante
• Utilisation des notions dans d’autre module (notamment via le projet)
• Rédaction de fiches méthodologiques pour l’utilisation d’outils mathématiques
(procédures pas à pas)
2. Séquence
28
2.3. Difficultés potentielles
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
2. Séquence
29
2.4. Plan
Situation
Séquence
Leçon
Torsion
•Définition
•Hypothèse sur les sections
•Relation contrainte/moment de torsion
•Relation contrainte/déformation
•Concentration de contrainte
•Critère de dimensionnement
Flexion
•Définition
•Relation effort tranchant/moment fléchissant
•Relation contrainte normale/moment fléchissant, ordre de grandeur des contraintes tangentielles
•Equation de la déformée
•Principe de superposition en cas d’hyperstatisme
•Concentration de contrainte
•Critère de dimensionnement
Flambement
•Hypothèses
•Flambage d’Euler
•Critère de dimensionnement
Flambement
2. Séquence
30
2.5. Activités
Situation
Séquence
Leçon
Semestre Module Dimensionnement Des Structures CM TD TP
S2 M2102 Sollicitations simples : torsion - flexion 10h 16h 4h
CM 10h : 10 cours magistraux de 1h en amphithéâtre avec la promotion entière
(130 étudiants)
TD 16h : 8 travaux dirigés de 2h en groupe (26 étudiants)
TP 4h : 2 travaux pratiques de 2h en demi-groupe (13 étudiants)
Flambement
2. Séquence
31
2.6. Modalités de contrôle des connaissances
Situation
Séquence
Leçon
• 1 Interrogation écrite en TD, 30min, coefficient 1
• 1 CR de TP, coefficient 2
• 1 DS, 2h, coefficient 3
Flambement
3. Leçon
32
3.1. Objectifs
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
• Comprendre la nécessité d’une étude en flambage (poutre élancée)
• Comprendre les phénomènes d’instabilités mis en jeu (présence de défauts)
• Comprendre le changement d’hypothèse pour la mise en équation du
problème
• Comprendre les limitations de la théorie d’Euler
• Modéliser un problème de flambage (conditions limites)
• Déterminer la charge critique d’Euler
• Dimensionner/vérifier une poutre (section ou longueur à déterminer) au
flambage
3. Leçon
33
3.2. Prérequis
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
• M1102 (DDS) : compression
• M2102 (DDS) : flexion
• M2301 (Mathématiques) : équation différentielle d’ordre 2
• M2301 (Mathématiques) : déterminant d’une matrice
a.y’’+b.y’+c.y=d
det(𝑎 𝑏𝑐 𝑑
)
3. Leçon
34
3.3. Difficultés potentielles
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
• Notions précédentes non maitrisées (hypothèses, torseur de cohésion, compression,
flexion)
• Outils mathématiques non maitrisés (trigonométrie, équation différentielles,
déterminant d’une matrice)
Moyens d’y remédier :
• Consolidation de connaissance sur les notions précédentes par des exemples sur
plusieurs cas avec une difficulté croissante
• Rédaction de fiches méthodologiques pour l’utilisation d’outils mathématiques
(procédures pas à pas)
3. Leçon
35
3.4. Plan
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
1. Introduction
2. Théorie d’Euler
3. Critère de dimensionnement
3. Leçon
36
3.5. Exposé
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
3. Leçon
37
3.5. Exposé
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
Au tableau
Supports de cours :
• Présentation PowerPoint
• Polycopié à trous
3. Leçon
38
3.5. Exposé
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
3. Leçon
39
3.5. Exposé
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
3. Leçon
40
3.5. Exposé
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
https://www.youtube.com
/watch?v=3nGX44oRiTE
https://www.youtube.com/watch?v=3nGX44oRiTEhttps://www.youtube.com/watch?v=3nGX44oRiTE
3. Leçon
41
3.6. Activités
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
1 TD, 2h : application du
cours, consolidation de
connaissances, prise en
compte des différentes
conditions limites possibles
3. Leçon
42
3.6. Activités
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
1 TP, 2h : comparaison
théorie d’Euler, modélisation
éléments finis et
expérimentation
3. Leçon
43
3.6. Activités
Situation
Séquence
Leçon
Flambement
L’étude préliminaire porte sur le risque de flambement du
mât. Effectivement, la prise en compte du poids P de la
nacelle (plusieurs tonnes) sur le mât (compression) et de
l’effort F du vent (flexion) peut conduire dans certains cas
au flambement du mât.
1) Pourquoi est-il important de dimensionner le mât en flambement ?
2) A partir de la figure, tracer l’allure de la déformée.
3) A partir de votre réponse à la question précédente, donner l’expression
du moment fléchissant en considérant la poutre déformée.
4) Donner la démarche à suivre pour finir la résolution.
44
Situation
Séquence
Leçon
Merci de votre attention
Flambement
Avez-vous des questions ?
45
Situation
Séquence
Leçon
Sources :
• Cours de Dimensionnement des Structures
Résistance des Matériaux
Pierre-Alain BOUCARD
• Guide des sciences et technologies industrielles
Jean-Louis FANCHON
• Guide du calcul en mécanique
Robert GOURHANT, Daniel SPENLE
• Conception des machines
Principes et applications
Volume 3
Georges SPINNLER
• Résistance mécanique des matériaux et des structures
Pierre-Alain BOUCARD, François HILD, Jean LEMAITRE
Flambement