La place de la simulation dans l'enseignement de la mécanique 1 Jean-Jacques BATONDominique TARAUD

Simuler Hypothèses Définition de: Pièces (masse, inertie, CdG) Liaisons Efforts Mobilité, hyperstaticité Type d’étude: cinématique, dynamique... Conditions initiales Calcul multi-position Position, trajectoire… Mouvement relatif Vitesse Effort Energie Modification Optimisation Exploitation des résultats Analyse Calcul Modélisation CONCEPTION SIMULATION Outils de simulation mécanique intégrés aux modeleurs 2

Simuler pour mieux comprendre Hypothèses Définition de: Pièces (masse, inertie, CdG) Liaisons Efforts Mobilité, hyperstaticité Type d’étude: cinématique, dynamique... Conditions initiales Calcul multi-position Position, trajectoire… Mouvement relatif Vitesse Effort Energie Modification Optimisation Exploitation des résultats Analyse Calcul Modélisation Hors domaine de compétence Activités possibles… Avec prudence… 30 CONCEPTION SIMULATION 3

Simuler pour mieux comprendre  visualise (et modifie ?) le modèle géométrique 3D  observe l’animation du mécanisme  consulte et analyse les résultats préparés par le Maître à son intention… Le Maître sur son ordinateur:  élabore un scénario autour de l’étude d’un mécanisme  construit le modèle du mécanisme, et procède à son étude  définit les résultats qu’il souhaite faire découvrir à l’Elève L’Elève sur son ordinateur: 4

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Cela semble peu réaliste… Simuler pour expliquer 16

Cela semble tout autant irréaliste… Simuler pour expliquer 17

Simuler pour expliquer 18

Simuler pour expliquer Rien ne se passe……. 19

Le mouvement ne s’arrête pas… Ajoutons la gravité Simuler pour expliquer 20

L’amplitude du mouvement décroît progressivement Ajoutons la gravité et du frottement Simuler pour expliquer 21

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A BC Simuler pour expliquer 25

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Simuler pour expliquer

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Simuler pour expliquer 31 6 pistons 5 pistons

Simuler pour résoudre 32

Simuler pour résoudre

déplacement réel de la lame modèle sinusoïdal Simuler pour résoudre

vitesse accélération Simuler pour résoudre

Jerk Simuler pour résoudre

Mécanisme Actions mécaniques Dynamique souhaitée mesurée Commande + - DAO Simulation classique Simulation asservissement Simuler pour résoudre

Correction asservie en phase d’accélération Simuler pour résoudre

Mesure sur le mécanisme Modèle numérique Simuler pour résoudre

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Simuler pour produire 47

Simuler pour produire 48 Modification Optimisation Exploitation des résultats Analyse Calcul Modélisation CONCEPTION SIMULATION Simuler pour mieux comprendre Simuler pour expliquer Simuler pour résoudre

49 Certaines des illustrations ont été empruntées à: Christian Mathiotte (Lycée Descartes, Tours) François Alin (Lycée Roosevelt, Reims) L’équipe de CPGE du lycée La Martinière, Lyon