DUT GMP: Génie Mécanique et Productique Loïc Philippoteaux 10/12/2014 DUT GMP: Génie Mécanique et Productique Thème de la leçon: Equilibrage d’un solide en rotation Positionnement du thème dans le référentiel Proposition d’une leçon au sein d’une séquence pédagogique

Plan de la présentation: Partie pédagogique Leçon au tableau Présentation d’un exercice d’application

Contexte de formation: la filière et son positionnement Objectifs de la formation: DUT GMP Technicien supérieur dans le domaine de la mécanique Compétences en conception, industrialisation et production A l’issue de la formation: => Insertion professionnelle ou poursuite d’études en école d’ingénieurs

Activités professionnelles: Domaines d’insertion: secteurs économiques variés Être capable de suivre un produit de sa conception à sa production Participer à la compétitivité de l’entreprise Travail collaboratif au sein de l’entreprise Avoir les clés pour poursuivre éventuellement sa formation (+70%..)

Pour cela, des compétences à acquérir: Besoin - Analyser, modéliser - Concevoir - Industrialiser Produit - Organiser - Produire - Valider => 1800h de cours, TD et TP

Position du sujet au sein des compétences attendues: Activités Compétences associées Conception des produits Etudier et concevoir des pièces, sous-ensembles ou ensembles Sélectionner des matériaux Modélisation/ Etude des milieux, des matériaux et des interactions - Modèle scientifique/ paramètres => Importance de l’intérêt pratique des cours, ne jamais perdre le lien avec le monde industriel

Modalités d’enseignement: Pas d’option Parcours de formation: Majeure + Modules complémentaires (selon parcours) Organisation: 3 ou 4 UE Cœur de compétences 85% Modules différenciés 15% UE 1: Conception UE 2: Industrialisation UE 3: Enseignements transversaux et fondamentaux UE 4: Mise en situation (stage) Modules

Cadre de la leçon (1/6) : UE concevoir Aspects technologiques et informatiques Conception mécanique Dimensionnement des structures S’appuie sur Mécanique

Cadre de la leçon (2/6): Mécanique (générale) A mettre en parallèle avec d’autres matières (technologie de conception, DDS, économie matériaux) Objectifs: Modéliser des systèmes simples avec leurs liaisons, Comprendre et effectuer des calculs de pré-dimensionnement, Comprendre les notions d’énergie (+résolution), Comprendre les paramètres influents sur un système vibratoire. Attention! Notions nouvelles => approche progressive Modalités pédagogiques: - Cohérence des notations - Démarche structurée (pédagogie déductive) - Mettre à profit le panel des possibilités de résolution (analytique, graphique, numérique) Usage raisonné!

Cadre de la leçon (3/6): Module introductif du sujet Module M2103 (semestre 2): Dynamique du solide: cinématique, cinétique, PFD Contenus: Cinétique: Matrices d’inertie, caractéristiques de géométrie des masses Modalités de mise en oeuvre: - Détermination expérimentale d’un centre d’inertie et d’un moment d’inertie - Définition des conditions d’équilibrage dynamique Organisation du cours structurée et progressive…

Cadre de la leçon (4/6): organisation du module (9h CM/28h TD/ 8h TP): Module M3103 conséquent (semestre 3): Dynamique et énergétique Objectifs: Résoudre un problème de dynamique avec le PFD + Méthodes énergétiques Application aux systèmes vibratoires à 1 DDL Compétences à acquérir: - Modéliser correctement un système ou sous-système (frontières, paramétrage, variables, propriétés de la matière) - Appliquer PFD/TEC sur un système - Evaluer travail/puissance - Influence des vibrations sur un système à 1DDL Prérequis: Statique, cinématique, Maths => programme 1er semestre (PS, vectoriel et projection de vecteurs) et 2nd semestre (Calcul matriciel, DZ et équations différentielles)

Cadre de la leçon (5/6): organisation du module (9h CM/28h TD/ 8h TP): Module M3103 (semestre 3): Analyse de la répartition horaire Disproportion CM/TD: 9h suffisantes pour l’apport des connaissances de ce cours Rappels de dynamique et méthodes de résolution Energétique et applications Introduction aux vibrations 28h de TD Mettre en application le PFD introduit au module M2103 Appliquer le TEC Compréhension des systèmes vibratoires Choix pédagogiques: Centrages des problématiques sur des systèmes réels Proposition de modélisation Equilibrage = en TP plutôt qu’en TD

Cadre de la leçon (6/6): organisation du module (9h CM/28h TD/ 8h TP): Module M3102 (semestre 3): Dynamique et énergétique Les difficultés (pour l’élève) : Transférer le formalisme des PFD/TEC sur des exemples concrets Mettre en place des stratégies de résolution Les difficultés (pour le prof!) : Jongler avec les limites du référentiel Assimilation du cours par les étudiants Peu d’heures de cours => assurer le transfert de compétences au travers des TD/TP

Elaboration de la séquence d’enseignement: découpage du cours de dynamique et d’énergétique: 1. Dynamique du solide: (3h) 1.1 Enoncé du Principe fondamental de la dynamique (rappel) 1.2 Exemple d’application (recherche d’effort et équations du mouvement) 1.3 Equilibrage dynamique 2. Energétique du solide: (4h) 2.1 Travail d’un effort 2.2 Energie cinétique d’un ensemble de solides 2.3 Energie potentielle 2.4 Notion de puissance 2.5 Théorème de l’énergie cinétique 2.5.1 Sous forme de travail 2.5.2 Sous forme de puissance 3. Notion de rendement: (2h) 3.1 Exemple et définition 3.2 Rendement en fonction des puissances des actions mécaniques intérieures Passage de la leçon présentée

Exercice d’évaluation: [ 𝐼 𝐵 (2)]= 𝐴 −𝐹 −𝐸 −𝐹 𝐵 −𝐷 −𝐸 −𝐷 𝐶 ( 𝑥 0 , 𝑦 2 , 𝑧 2 ) 𝐵 𝐺 2 =ℎ 𝑥 0 +𝜌 𝑧 2 Vecteur inconnu

Exercice d’évaluation: 1ère partie: détermination des actions mécaniques dans les paliers 1) Torseur dynamique en O par rapport au bâti de (1+2) 2) PFD appliqué à cet ensemble en projection dans la base associée au bâti 3) Effort de 0/1 en O et A? 4) On utilise 2 capteurs d’efforts, l’un en O l’autre en A, situés dans un plan horizontal et couplés à un capteur angulaire de l’arbre 1, pour mesurer les composantes selon l’axe horizontal des résultantes des actions de 0/1. Déterminer à l’aide du graphe les coordonnées ρ et α DU centre d’inertie G2 de la roue 2, ainsi que les produits d’inertie relatifs à l’axe (O,x0) 2ème partie: équilibrage de la roue Equilibrer la roue avec 2 masselottes de masses m3 et m4 avec: 𝐵 𝑀 3 =𝑟 𝑢 3 et 𝐵 𝑀 4 =𝑐 𝑥 0 +𝑟 𝑢 4