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Code - Td corrigé

La note globale résulte de la moyenne entre un examen de type QCM (2 h) portant ...... dans le domaine de l'environnement et des écoulements géophysiques.




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Programme provisoire 2006/2007
Partie 2

Liste des Modules optionnels


ATTENTION :
Cette liste est fournie pour documentation.
Le choix des modules ouverts ne se fait pas au moment de l’inscription, mais seulement après avoir reçu une proposition d’option et de métier de la part de l ‘ECL.



Les Modules optionnels

CodeModule Optionnel ResponsablesTT mo 3.1 Introduction aux vibrations non-linéaires Joël PERRET-LIAUDET
Fabrice THOUVEREZGCE mo 3.1 Matériaux de construction Eric VINCENSMNB mo 3.1 Nanotechnologies Magali PHANER-GOUTORBE Yves ROBACHIC mo 3.1 Réseaux de télécommunication Jean-Yves AULOGE
Yves CAZÉAE mo 3.1 Simulation numérique des écoulements Fabien Godeferd
Denis JEANDELTT mo 3.2 Analyse des assemblages : géométrie et architecture Bertrand HOUX
Didier LACOURIC mo 3.2 Extraction de connaissances Alexandre SAIDIGCE mo 3.2 Géotechnique Bernard CAMBOUEN mo 3.2 Le système électrique François BURETAE mo 3.2 Méthodes expérimentales en mécanique Jean-Pierre LAINÉ
Fabrice THOUVEREZMD mo 3.2 Processus stochastiques et applications Elisabeth MIRONESCUAE mo 3.3 Aérodynamique et énergétique des turbomachines Isabelle TRÉBINJAC
André VOUILLARMETIC mo 3.3 Bases de données Mohsen ARDABILIAN
Liming CHENMNB mo 3.3 Biomolécules, cellules et biocompatibilité Emmanuelle LAURENCEAU
Daniel TRÉHEUXTT mo 3.3 Calculs avancés en dynamique des véhicules Mohammed ICHCHOUGCE mo 3.3 Hydraulique fluviale Jean-Jacques FRY
Richard PERKINSMD mo 3.3 Optimisation Mohand MOUSSAOUIEN mo 3.4 Energie,stockage, conversion Guy STREMSDOERFERGCE mo 3.4 Génie de l'océan et du littoral Richard PERKINS
Julian SCOTTAE mo 3.4 Interactions fluide-structure Mohammed ICHCHOU
Gilles ROBERTMNB mo 3.4 Photonique Emmanuel DROUARD
Alain GAGNAIREMD mo 3.4 Statistique appliquée aux sciences de l'ingénieur Jean BÉRARDIC mo 3.4 Traitement et analyse multimédia Mohsen ARDABILIAN
Emmanuel DELLANDREATT mo 3.5 Acoustique générale Daniel JUVÉ
Gilles ROBERTAE mo 3.5 Comportement des matériaux Vincent FRIDRICI
François SIDOROFFEN mo 3.5 Energie et impact sur l'environnement Jean-Pierre CLOARECGCE mo 3.5 La dynamique de l'atmosphère Richard PERKINS
Lionel SOULHACMD mo 3.5 Recherche opérationnelle Fabrice LAMYAE mo 3.6 Dynamique des structures Louis JÉZÉQUEL
Jean-Pierre LAINÉMNB mo 3.6 Introduction aux microsystèmes autonomes Ian O'CONNOR
Pedro ROJO-ROMEOEN mo 3.6 Les turbines pour la production d'énergie Isabelle TRÉBINJAC
André VOUILLARMETMD mo 3.6 Stratégie d'entreprise Sylvie MIRA-BONNARDELIC mo 3.6 Systèmes d'information François BLONDELTT mo 3.6 Tribologie : principes et applications Philippe KAPSA
Denis MAZUYERIC mo 3.7 Interactions humain-machine Bertrand DAVID
Jacqueline VACHERAND-REVELEN mo 3.7 Macro-énergie Philippe AURIOLMNB mo 3.7 Physique pour les technologies de l'information Emmanuel DROUARD
Alain GAGNAIREGCE mo 3.7 Propagation des vibrations Louis JÉZÉQUELTT mo 3.7 Turbulence Christophe BAILLY
Christophe BOGEYAE mo 3.8 Actionneurs innovants Alain NICOLASEN mo 3.8 Combustion Jean-Marc VIGNONMNB mo 3.8 Matière molle : nanosystèmes et interfaces biologiquesDenis MAZUYERGCE mo 3.8 Ouvrages de transport et de production d'énergie Jean-Jacques FRYTT mo 3.8 Stabilité des systèmes mécaniques Louis JÉZÉQUELIC mo 3.8 Transformation et échange de données structurées Daniel MULLERGCE mo 3.9 Acoustique de l'environnement Marie-Annick GALLAND
Daniel JUVÉAE mo 3.9 Commande et observation des systèmes Eric BLANCOIC mo 3.9 Réseaux informatiques Jean-Yves AULOGE
René CHALONMD mo 3.9 Systèmes dynamiques Martine MARIONTT mo 3.9 Tenue en service des matériaux et des structures Michelle SALVIA
Daniel TRÉHEUXAE mo 3.10 Aérodynamique externe Francis LEBOEUFMNB mo 3.10 Caractérisation des surfaces et des nanostructures Jean-Michel MARTIN
Magali PHANER-GOUTORBEEN mo 3.10 Energie nucléaire Ségolène CALLARD
Yves ROBACHMD mo 3.10 Risques naturels et technologiques Richard PERKINSTT mo 3.10 Systèmes embarqués Michel LE HELLEY
Fabien MIEYEVILLE


















Aéronautique - Aeronautics

Méthodes expérimentales en Mécanique
Fabrice THOUVEREZ, Jean-Pierre LAINE

AE mo 3.2
16h CM
8h TP – 4h BE


Objectifs
Les essais en mécanique sont une étape essentielle dans le dimensionnement des pièces et leurs analyses. Il est donc indispensable de maîtriser les différentes techniques de mesure qui s’offrent au mécanicien tant du point de vue des configurations d’essais que de l’instrumentation. De plus en plus les mesures sont utilisées pour modifier et améliorer les modèles théoriques, nous présenterons donc différentes méthodes d’identification et de recalage qui permettent de réaliser cet objectif.

Contenu
I – Essais et Mesures
• Introduction – Mise au point d’essais dynamiques – Capteurs ponctuels – Mesures champs –Excitateurs – Analyse et interprétation des mesures

II – Identification
• Introduction – Méthodes temporelles – Méthodes fréquentielles – Extraction des paramètres mécaniques – Extension aux cas non-linéaires – Détermination des ordres – Technique d’appropriation

III – Recalage
• Introduction – Méthodes d’expansion et de condensation – Critère de corrélation
essais/calculs – Critères de localisation d’erreur – Méthodes de corrections optimales –
Méthodes de corrections par sensiblités

Activités pratiques
Analyse du comportement vibratoire d’une plaque encastrée-libre.

Travaux Pratiques :
• Une technique de marteau de choc sera utilisée pour estimer les fonctions de transferts. Après une analyse détaillée des mesures et de la configuration d’essai, les données sont transférées sur ordinateur.
• Corrélation essai-identification. Une série de nouvelles mesures pourra être réalisée afin
d'obtenir un modèle identifié complet.

Bureau d’Etudes :
• Identification de l’ensemble des mesures réalisées en TP et recalage des matrices de masse et de raideur du code éléments finis.

Contrôle des connaissances
Contrôle continu durant les BE et TP + commentaire d’article

Bibliographie
• Vibration Testing Theory and Pratice, Kenneth G. McConnell, Wiley Inter-Science
• Modal Testing : Theory and Practice, D.J. Ewins, Research Studies Press
• Measurement and Instrumentation in engineering, F.S. Tse and I.E. Morse, Marcel Deklker Inc
• Modelling and Indentification of Dynamic Systems, N.K. Sinha and B. Kiszta, Van Nostrand Reinhold
• Finite Element Updating in Structural Dynamics, M.I. Friswell and J.E. Mottershead, Kluwer Academic Publ.

SIMULATION NUmÉrique des Écoulements
Denis JEANDEL & Fabien GODEFERD
(* Version de texte à compléter)
AE mo 3.1
16h CM
12h TP/BE


Objectifs
L'objectif du cours est de donner les éléments de base sur les méthodes numériques de simulation en mécanique des fluides et leurs spécificités. Le cours devrait permettre aux étudiants de disposer d'un aperçu pour aborder le développement de codes de calcul ou exploiter les grands codes actuels déjà en place dans les grands organismes et entreprises, dans les secteurs tels que l'aéronautique, la propulsion, les transports, etc.
Le cours contient notamment les bases indispensables à l’approfondissement des méthodes numériques dans les spécialisations de filière qui pourront être choisies par la suite.

Contenu
L'accent est d'abord mis sur la classification des problèmes aux limites (systèmes d'équations aux dérivées partielles de type hyperbolique, parabolique ou elliptique). Le cours présente ensuite les diverses classes de méthodes numériques de résolution : méthodes des caractéristiques, méthodes des différences finies, méthodes des éléments finis, méthodes spectrales, et leurs caractéristiques comparées pour chacune des applications industrielles ou de recherche.
L’activité pratique sous la forme de bureaux d’études permet aux étudiants d’aborder concrêtement les problèmes liés à l’implémentation des méthodes présentées lors du cours magistral.

Activités pratiques

Contrôle des connaissances


AERONAUTIQUE MO2 - AERODYNAMIQUE ET ENERGETIQUE DES TURBOMACHINES

André VOUILLARMET &Isabelle TREBINJAC

AE mo 3.3
16h CM
4h TP – 8h BE

Objectifs
Le cours a essentiellement pour but de familiariser l'étudiant avec le fonctionnement et le calcul de l'écoulement dans une turbomachine. Après avoir situé la turbomachine dans l'ensemble du propulseur, on détaillera les principaux outils permettant de dessiner une turbomachine, c'est-à-dire de déterminer la géométrie d'un compresseur et d'une turbine transsonique répondant à un objectif de performance précis. A cet effet, les notions d'aérodynamique et de thermodynamique sont appliquées aux turbomachines afin d'établir les différentes modélisations de base et appréhender les différentes méthodes de calcul (1D, 2D ou 3D, Euler ou Navier-Stockes, stationnaire ou non) utilisables lors d'un dessin de machine.
Le travail pratique sur un banc d'essais de compresseur basse-vitesse est conçu de façon à donner à l'étudiant l'occasion d'observer sur un cas concret les différents phénomènes étudiés précédemment et d'étudier expérimentalement certains modèles dégagés dans la théorie.
Les bureaux d'études ont pour but, d'une part d'effectuer l'analyse des résultats du travail pratique, et d'autre part de réaliser la conception d'une machine pour un cahier des charges donné (performances, encombrement…).

Contenu
* La turbine à gaz : pour la production d'énergie, pour la propulsion aéronautique. Cycles de base. Descriptif des constituants.
* Fonctions et domaine d'application des turbomachines. Géométries et performances comparées.
* Courbes caractéristiques des performances et domaine d'utilisation (point nominal et plage de fonctionnement).
* Application des formes intégrales des équations de la mécanique aux turbomachines. Equation d'énergie en système ouvert (notions de travail utile et de variables d'arrêt)
* Analyse aérothermodynamique mono-dimensionnelle : transformations réelles dans les turbomachines, quantification des pertes (rendements isentropiques et polytropiques…).
* Analyse bidimensionnelle dans le plan circonférentiel : triangles de vitesse, équation d'Euler, degré de réaction…
* Aérodynamique de l'écoulement au passage des aubages : écoulement en grille d'aubes, critères de charges, corrélations.
* Analyse bidimensionnelle dans le plan méridien : équation d'équilibre radial, lois de travail.
* Analyse de quelques écoulements secondaires 3D : couches limites, tourbillon de passage, écoulement de jeu…
* Outils de conception : modèle quasi-tridimensionnel d'écoulement sain, méthodes inverses.
* Spécificités des compresseurs centrifuges : influence de la force de Coriolis, phénomènes secondaires particuliers.
* Spécificités des turbines : quelques corrélations, problèmes de refroidissement.

Activités pratiques
Travaux pratiques
* Etude des performances d'un compresseur basse-vitesse au banc.

Bureau d'études
* Etude de l'écoulement expérimenté en T.P (analyse).
* Calculs de projet d'un compresseur ou d'une turbine (conception).

Contrôle des connaissances
Contrôle écrit (sans documents, avec formulaire résumé).
Appréciation consécutive aux séances de TP et BE (participation, compte-rendu).

Equipe enseignante
Equipe Mécanique des Fluides



Interactions Fluide - Structure
Fluid Solid interactions
Gilles ROBERT, Mohamed ICHCHOU

AE mo 3.4
16h CM
12h TP/BE

Objectifs
La variété des situations rencontrées pour les structures (rigides, flexibles, dissipatifs,..) et pour les fluides (compressibles, incompressibles,…) génèrent d’une part une grande richesse de phénomènes de leur interaction et d’autre part une certaine difficulté à les formuler. En outre, ces problèmes sont couramment rencontrés dans les applications industrielles. Elles concernent aussi bien les secteurs des Transports aéronautique et terrestres, que les secteurs de l’énergie et du génie civil.
Ce cours est un cours d’introduction à ces phénomènes d’interaction. Il a deux objectifs principaux.
Le premier objectif de ce cours vise à donner à l’étudiant une méthode cohérente pour formuler un problème d’interaction. Pour cela on s’appuie sur l’analyse dimensionnelle et l’analyse des ordres de grandeur pour dégager des principales équations de la mécanique des fluides, de la mécanique des solides et de leur interface une formulation simplifiée et représentative.
Le second objectif vise une présentation non exaustive des phénomènes d’interaction fondamentaux rencontrés dans les domaines d’applications pré-cités. Parmi les thèmes abordés, on peut noter les notions de masse et de raideur ajoutée, de ballottement d’aéroélasticité, de flottement de rayonnement des structures, de forçage par l’écoulement, ...

Contenu
Partie 1 : Classification et Formulation cohérente des problèmes d’interaction
Partie 2 : IFS avec un fluide au repos
Partie 3 IFS avec un fluide en écoulement

Activités pratiques
TP 1 : Excitation de structure par un échappement tourbillonaire : Phénomènes d’accochage
TP2 : Vibrations de tuyauteries sous l’effet d’écoulement
BE : Simulations numériques des modes de Ballottement dans les avions.

Contrôle des connaissances
Un test et évaluation des activités pratiques


COMPORTEMENT DES MATERIAUX
François SIDOROFF, Vincent FRIDRICI

AE mo 3.5
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Les exigences de performance et de fiabilité ainsi que la nécessité d'une optimisation toujours meilleure des organes mécaniques et des procédés exigent une connaissance et une modélisation fine du comportement des matériaux sous diverses sollicitations mécaniques ou thermomécaniques. En parallèle les outils de calculs modernes autorisent l'utilisation de lois de comportement sophistiquées que l'ingénieur doit savoir choisir, identifier et utiliser à bon escient.
Ce cours vise à dégager la structure hiérarchique de ces, leurs principes de base et principaux champs d'application. On attachera une importance particulière à leur identification et aux essais nécessaires ainsi qu'à la liaison entre les mécanismes microscopiques et leurs manifestations macroscopiques.

Contenu

Introduction à la rhéologie.:modéles rhéologiques, cadre thermodynamique
Viscoélasticité. Fonction de fluage et relaxation. Spectre, Sollicitations harmoniques),
Viscoplasticité (Fluages primaire et secondaire. Norton-Hoff et Bingham.
Plasticité : Comportement indépendant des vitesses. Fonction seuil et lois d'évolution.
Ecrouissage: Modèles standard généralisés, Ecrouissage isotrope et cinématique),
Rupture et Endommagement: Rupture fragile, endommagement continu
Passage micro-macro : Moyennes et localisation. Voigt et Reuss.
Anisotropie : Elasticité, Plasticité, Rupture

Activités pratiques
1 TP: Simulation Abaqus
2 BE: Application: Construction et identification de modèles pour diverses applications, l'an prochain
Tôles minces pour l'emboutissage
Métaux à chaud:

Contrôle des connaissances
50% test, 50% rapport bibliographique ou étude individuelle


AERONAUTIQUE MO6 - DYNAMIQUE DES STRUCTURES
Louis JEZEQUEL, Jean-Pierre LAINE

AE mo 3.6
16h CM
8h TP – 4h BE

Objectifs
L'analyse dynamique des structures à l'aide des méthodes de synthèse modale et d'éléments finis a trouvé un grand nombre d'applications industrielles (aéronautique, automobile, construction navale, ferroviaire, génie civil). Le but principal de ce cours est de présenter ces méthodes dans un cadre général en menant en parallèle et en interaction une approche numérique et une approche expérimentale basée sur des essais vibratoires. La correction des modèles et l'influence de l'amortissement sont aussi abordées.

Contenu
• Introduction
• Discrétisation par éléments finis
• Modification de la formulation matricielle globale
• Problèmes conservatifs standard
• Problème spectral
• Intégration temporelle du problème transitoire
• Cas des machines tournantes
• Modélisation des dissipations
• Identification des matrices d'amortissement
• Synthèse modale
• Perturbation des modèles dynamiques

Activités pratiques
• B.E. : Simulation du comportement dynamique d'une structure soumise à différents chargements
dynamiques.
• T.P 1 : Analyse du comportement dynamique en résonance d'une structure de type portique, effet d’un absorbeur
• T.P 2 : Assemblage de sous structures, interprétation des mesures en FRF.

Contrôle des connaissances
Contrôle continu durant les BE et TP + un test de 2 heures.

Bibliographie
• Analyse des structures par éléments finis, J.F. IMBERT - Cepadues
• Théorie des vibrations, M. GERARDIN, D. RIXEN - Masson
• Computational methods in structural dynamics, L. MEIROVITCH - Sijthoff Nordhoff
• Dynamique des structures, analyse modale numérique, T. GMUR - PPU romandes
• Modal testing, D.J. EWINGS - Research Studies Press


ACTIONNEURS INNOVANTS
Alain NICOLAS

AE mo 3.8
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Dans le domaine des transports, de plus en plus d’actionneurs électromagnétiques sont utilisés pour réaliser différents mouvements mécaniques (rotation, translation, mouvements complexes). Ce type d’actionneurs présente certains avantages tels que son rendement, sa simplicité de commande (sans capteurs), sa fiabilité, sa compacité, les fonctionnalités accrues au niveau de la vitesse et du couple, la possibilité d’avoir accès à des grandeurs permettant du diagnostic sur l’actionneur lui-même et sur la charge entraînée… Le déploiement de ce type de technologie au sein d’un véhicule de transport doit s’effectuer en tenant compte des contraintes spécifiques au domaine comme l’environnement mécanique et thermique, le poids, le coût, ...
L'objectif de ce cours est de présenter, à partir d'exemples concrets, les techniques actuelles de conversion électromécanique. Les critères qui conduisent au choix d'actionneurs "tout électriques" sont présentés sur au moins deux exemples : l'automobile et l'aéronautique. Une introduction aux techniques modernes de dimensionnement complète le cours à travers plusieurs exemples puisés dans des applications récentes du domaine des transports.
L'actionneur ne se limite pas au seul dispositif de conversion électromagnétique mais s'étend à l'ensemble de la chaîne, c'est à dire l'alimentation et le contrôle. C'est pourquoi chaque actionneur est étudié avec son convertisseur d'électronique de puissance associé.

Contenu
Les différents types d'actionneurs
rotatifs, linéaires
faible course, grand débattement
faible effort, grand effort
Les différentes techniques de conversion
électromagnétique
électrique
piezo-électrique
L'alimentation et le contrôle des actionneurs
La mise en œuvre des actionneurs
les actionneurs mixtes (par exemple électromécanique – hydraulique)
analyse du fonctionnement de différents capteurs implantés dans des systèmes complexes (automobile, aéronautique)

Activités pratiques
8 heures de BE sur l'analyse et l'optimisation d'actionneurs, 4H de TP sur l'étude d'un actionneur réel.
Contrôle des connaissances
Un test et l'évaluation des bureaux d'études et du TP

COMMANDE ET OBSERVATION DES SYSTEMES
Eric BLANCO

AE mo 3.9
16h CM
12h TP/BE


Objectifs
Les innovations effectuées sur la plupart des objets manufacturés reposent bien souvent sur une adaptation de ceux-ci à l'environnement. Cette adaptation permet d'améliorer les performances aussi bien techniques qu'économiques en toute sécurité. Cette réactivité aux variations de l'environnement repose pour l'essentiel sur le concept de boucle fermée. L'effet de l'environnement est évalué par des capteurs, cette information est transmise aux organes de décision qui permettent de corriger l'état de l'objet par l'intermédiaire d'actionneurs.
L'aéronautique (et même l'astronautique) en est un exemple typique. Le pilote automatique permet de maintenir l'avion en vol de croisière sans intervention du pilote (humain) malgré les trous d'air par exemple, mais aussi autorise des atterrissages dans des conditions difficiles. De même les avions modernes sont "instables" pour limiter la consommation de carburant, c'est à dire que, sans calculateur, ils ne peuvent voler.

Dans ce contexte, l'objectif de ce cours est d'aborder deux grands thèmes : la commande et l'observation. Ces deux points reposant sur la connaissance de modèles du procédé considéré, il sera d'abord fait un complément sur l'identification des paramètres des modèles. Ensuite la commande sera traitée à travers ses aspects les plus innovants, la commande optimale et la commande robuste. Puis sera traité le problème de l'observation (capteurs logiciels). Dans cette partie une place prépondérante sera faite au filtre de Kalman dont les applications débordent largement le cadre de la commande.

Contenu
1. Introduction
2. Identification
- Rappels
- Approche stochastique
- Identification en boucle fermée
3. Commande
- Rappels sur la commande linéaire
- Commande optimale
- Introduction à la commande robuste
4. Observation
- Rappels sur les processus aléatoires
- Filtrage de Kalman
Discret
Continu
Lien avec les observateurs déterministes
- Principe de séparation

Activités pratiques
Bureau d'études
Commande latérale et longitudinale d’un 747 par approche Transfert
Commande latérale et longitudinale d’un 747 par Retour d’Etat et Observateur
Contrôle d’un alunissage et minimisation du coût en carburant par Commande Optimale

Contrôle des connaissances
Test (avec documents) + Evaluation des BE

Bibliographie
[Ala 99]Alazart D. et Al. - « Robustesse et Commande Optimale » - Cépaduès Editions - 1999 [Gel 74]Gelb A. - « Applied Optimal Estimation » - M.I.T. Press - 1974 [Ram 94]Ramirez W.F. - « Process Control and Identification » - Academic Press - 1994 
AERODYNAMIQUE externe
Francis LEBOEUF
(* Version de texte à compléter)
AE mo 3.10
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
- Formuler et appliquer des modèles d’écoulement utilisables dans des configurations aérodynamiques utilisables en aérodynamiques
- Estimer la précision de la prédiction issue des modèles en vue de la détermination des grandeurs intéressantes du point de vue d’un concepteur.

A la suite de ce cours, les étudiants sauront :
- Choisir un modèle d’écoulement répondant à une problématique concrète
- Identifier les conditions aux limites du modèle et ses interactions éventuelles avec d’autres modèles.
- Estimer les limites d’utilisation d’un modèle

Contenu
Chaque chapitre décrit successivement la problématique, puis le modèle d’écoulement. Ce modèle est utilisé pour déterminer des grandeurs intéressantes pour l’ingén ieur ou le chercheur.

1.Conception de forme bidimensionnelle d’aile mince
Comprendre les éléments essentiels de la théorie du profil d’aile mince
Modèle : théorie du profil d’aile mince, couplage d’un modèle d’écoulement non-visqueux et d’un modèle de couche limite. Méthode inverse. Méthode d’optimisation simplifiée.
Application du modèle : analyse sur la portance d’une aile de la répartition de charge, de la cambrure et de l’épaisseur.

2. Le contrôle de la portance
Comprendre les effets des tourbillons sur l’installation de la portance  - importance des effets instationnaires et de la viscosité ; cas de l’aile 2D et de l’aile 3D.
Modèle : Calcul 3D de l’aile portante en régime stationnaire (modèle potentiel)
Application du modèle :
- Effets des tourbillons émis par l’aile sur la répartition de charge
- Effets de dispositifs technologiques (volets, winglets…)
- Performance de l’aile installée sur un avion.

3. Le contrôle de la traînée en régime subsonique
Comprendre les régimes d’écoulements laminaire, transitionnels et turbulents et les écoulements décollés 2D et 3D.
Modèle : Calcul 2D d’une aile avec un modèle RANS – exploration de la localisation de la transition laminaire – turbulente, et du régime décollé.
Application du modèle :
- Effet de la répartition de pression sur la nature de la couche limite sur l’aile.
- Dispositifs de contrôle des couches limites (et donc de la transition)
- Dispositifs de contrôle des décollements

4. Le contrôle des effets compressibles
Comprendre les effets de la compressibilité : Installations d’écoulements transsoniques / supersoniques autour d’un profil d’aile. Domaines de dépendance et d’influence, grandeurs caractéristiques significatives en régime compressible, rôle de l’instationnarité. Eléments essentiels sur les ondes de choc droite et les ondes de choc oblique, détente.
Modèle : Calcul 2D d’une aile avec un modèle Euler et RANS dans un cas transsonique
Application du modèle :
- Adapter la forme des parois
- Analyser l’écoulement en tuyères à cols multiples (effets de la section du tube de courant).
- Effets de l’apport de masse et d’énergie en régime d’écoulement supersonique.
- Faire un bilan énergétique en régime compressible transsonique

Activités pratiques

Contrôle des connaissances



















Energie - Energy

Le système électrique

Resp : Equipe Electrotechnique
EN mo 3.2
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Mis à part dans le domaine du transport où le pétrole n’a pas vraiment de concurrent sérieux, l’électricité est le vecteur énergétique des sociétés industrielles modernes. En France sur 176 Mtep de consommation d’énergie finale, 125 Mtep proviennent des produits pétroliers (consommés à hauteur de 50 Mtep dans les transports) et 36 Mtep sont consommés sous forme d’électricité. Au niveau mondial, la production d’électricité intervient pour 30% dans la consommation d’énergie primaire. Le système électrique s’appuie sur un réseau de transmission de plus en plus étendue qui connecte consommateurs et producteurs à l’échelle d’un continent. La multiplication actuelle des acteurs aux intérêts immédiats parfois divergents rend la gestion de ces grands réseaux de plus en plus délicate alors que nos sociétés sont de plus en plus sensibles aux coupures d’approvisionnement. Ce cours présente les aspects techniques, économiques et législatif des grands réseaux d’interconnexion et des réseaux de distribution. Il doit permettre de comprendre les enjeux des évolutions actuelles et futures.

Contenu

1 - les moyens de production
structure des grandes centrales
les moyens de production décentralisé
2 - gestion d’un réseau sur la plan technique
équilibre production/consommation
les services
load flow
3 - Qualité de l’énergie électrique
Définitions
Les sources de perturbation et les corrections
4 - la gestion économique du réseau et des parcs de production.
Prévision des consommations
Planification et optimisation
5 - L’organisation des grands réseaux dans le cadre de la dérégulation
Contexte législatif en Europe et en Amérique du nord
Les différents acteurs et les contrats
Le marché de l’énergie électrique

Proposition de BE
Répartition de puissance sur un réseau 
Stabilité du réseau vis à vis d’un déséquilibre brutal entre production et consommation.
Optimisation économique de la production et du transport.


Energie, Stockage, conversion
Resp : G. Stremsdoerfer
EN mo 3.4
16h CM
12h TP/BE

Objectifs
Aujourd'hui et pour les 40 années à venir, les énergies dont nous disposerons resteront selon toute vraisemblance, conventionnelle. Actuellement, la consommation mondiale d'énergie requert les combustibles fossiles à hauteur de 80%, le nucléaire pour 7% et les énergies renouvelables pour 13%. L'augmentation de la population mondiale, l'élargissement de la demande ( actuellement plus de 2 milliards de personnes n'ont toujours pas accès à l'électricité), ou l'augmentation , par exemple, du parc automobile qui devrait passer de 400 millions à 1 milliard dès 2020, fait que la place et le rôle des énergies revêt une grande importance
La matière " stocke différemment l’énergie". Cette réserve et densité énergétique disponible sera différente selon les sources et interactions impliquées. Les cycles et procédés de la transformation permettant les conversions et échanges d'énergie seront étudiés en soulignant l'ingénierie liée aux énergies renouvelables (hydraulique, solaire, éolien, biomasse, géothermie). Ce module ouvert doit permettre à l’ingénieur généraliste d’avoir une meilleure vision des enjeux énergétique d’aujourd’hui et de demain tout en lui rappelant les concepts scientifiques et techniques.

Contenu
1-Les diverses conversions et hiérarchie des énergies ( 2H)
Présentation des diverses conversions et des interactions (forte, faible, électromagnétique, gravitationnelle)

2- Conséquences énergétiques des principes fondamentaux ( 4H)
Rappel des principes dans les systèmes ouverts et fermés à l'équilibre et hors équilibre

3- Les sources , cycles et procédés de transformation ( 10H)
Mécanique- Electrique : Ingénierie Hydraulique, éolien
Chimique- Thermique-électrique : Ingénierie pétrolière, fossile, géothermique
Rayonnement-Thermique-électrique : Ingenierie solaire , micro onde
Chimique-biochimique-thermique: Biomasse, systèmes du Vivant

BE : Etude d'une voiture à air comprimé
Méthodes : systèmes à nombre fini de degrés de liberté; régime transitoire, régimes quasi-permanents, énergie utilisable de GOUY …

TP : (à terme) : Etude de la transformation Solaire-Chimique-Electricité par l'élaboration et la caractérisation d'une cellule photoélectrochimique
TP 1 Elaboration
TP 2 Caractérisation
Contrôle des connaissances 
Test de 2 heures + contrôle continu sur l’activité en TP-BE

Energie et impact sur l’environnement


Resp : JP Cloarec, TM Vogel
EN mo 3.5
16h CM
12h TP/BE
NB: Cours en discussion
Objectifs
Le secteur de l’énergie a une influence importante sur l’environnement, tant lors de la production de l’énergie, que pour son stockage, son transport et son utilisation. Le cours « Energie et impact sur l’environnement » a pour vocation de fournir aux futurs ingénieurs une culture de base en matière environnementale et de sécurité, en lien avec les métiers du secteur énergétique et d’autres secteurs industriels majeurs. Les cours seront illustrés à l’aide d’exemples concrets issus de secteurs d’activité majeurs : secteur énergétique, mais aussi transport, électronique, industrie chimique, agriculture.


Contenu

1-Energie et environnement
-Généralités sur les transferts de matière et d’énergie en environnement.
-Structuration de la biosphère, paramètres abiotiques et biotiques.
-Bilans énergétiques et bilans matières : approche globale, approche locale, indicateurs, ordres de grandeur.

2-Energie et activité humaine :
-Retombées environnementales de secteurs de l’énergie : énergies fossiles, nucléaire, hydroélectricité, énergies renouvelables.
Bilan énergétique et bilan matière globaux : de la mise en place des procédés énergétiques jusqu’au traitement de leurs déchets.
Pollution (molécules organiques, métaux lourds, déchets nucléaires) ;
Dissémination et évolution des pollutions dans les grands compartiments de la biosphère : évolution physique, chimique, photochimique, biologique.
-Les retombées sur d’autres secteurs industriels : industries de transformation.

3-Analyse de l’impact environnemental
- Méthodes classiques pour l’analyse des pollutions
- Audit environnemental et secteurs industriels.
- Ecologie industrielle : méthodes pour l’analyse globale d’une filière industrielle en termes environnementaux.

BE possible : Analyse thermodynamique de processus : réduction des coûts énergétiques d’un procédé et de son impact sur l'environnement
TP possible: Traitement des Nox

LES TURBINES POUR LA PRODUCTION D'ENERGIE
André VOUILLARMET & Isabelle TREBINJAC
EN mo 3.6
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
On s'intéressera dans ce cours aux différents types et assemblages de turbomachines utilisées pour la production d'énergie actuelle et future. On analysera les différentes ressources et les types, géométries et dimensions de turbomachines associées. Le fonctionnement de ces turbomachines sera ensuite étudié sous l'aspect aéro énergétique (l'aspect purement aérodynamique n'étant pas abordé).
Les différents types de turbines à gaz et turbines à vapeur, largement utilisées pour la production d'énergie électrique en réseau, seront décrits. Mais on traitera essentiellement de la production décentralisée. On regroupe sous ce nom l'ensemble des sources de production d'énergie électrique de petite puissance près des centres de consommation.
La production décentralisée s'est développée récemment, surtout grâce aux turbines à gaz associées à la cogénération, qui permet, grâce à un échangeur de chaleur, d'extraire de l'énergie thermique des gaz d'échappement très chauds rejetés par la turbine entraînant la génératrice.
L'extraction de l'énergie contenue dans le vent (par les éoliennes), dans les cours d'eau (par les hydrauliennes) ou dans les chutes d'eau (par les turbines hydrauliques) fait aussi partie de cette production dite décentralisée.

Contenu
- Les différents cycles thermodynamiques : cycle de Joule, cycle de Rankine, cycle de Hirn à vapeur surchauffée
- Les turbines à gaz : arrangement de base, compressions et détentes paraisothermes étagées, récupération de chaleur des gaz d'échappement, système en boucle fermée, critères de performance, domaines d'utilisation…
- La turbine à vapeur
- La cogénération
- Les éoliennes
- Les turbines hydrauliques : géométries et domaines d'utilisation (turbines type Kaplan, Francis et Pelton)
- Les hydrauliennes

Activités pratiques
4 heures de BE sur le calcul des performances d'une turbine à gaz, 4H de TP sur l'étude du fonctionnement d'une turbine à gaz.

Contrôle des connaissances
Un test et l'évaluation des bureaux d'études et du TP

Macro-énergie

Resp : Ph. Auriol
EN mo 3.7
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Le modèle de développement des sociétés actuelles est basé sur une forte consommation énergétique (1,8 tep/hab/an en moyenne, un peu plus de 4 tep/hab/an en Europe). L’essentiel de notre approvisionnement énergétique (11 Gtep/an) provient du charbon, du pétrole et du gaz à hauteur de 80% (biomasse 11% , hydraulique + nucléaire 9 %). Actuellement les réserves mondiales sont estimées à quelques décennies pour le pétrole, et à environ deux siècles pour le charbon au rythme de consommation actuel. La pression sur les réserves fossiles, qui sont par ailleurs très inégalement réparties, ne peut que s’accroître avec le développement économique des pays émergents, dont l’Inde et la Chine. Ce cours se propose de parcourir l’ensemble des problèmes associés à la production et à la consommation d’énergie au niveau mondial. Il doit permettre à un ingénieur généraliste d’acquérir une vision globale du problème énergétique aussi bien dans le contexte actuel qu’au cours des prochaines décennies.

Contenu

1 - Les filières énergétiques
présentation qualitative et historique
énergies primaires - vecteurs d'énergie – énergie de consommation
2 - Les grands chiffres de l’énergie
production et consommation
répartition sectorielle
corrélation avec les indicateurs économiques
aspects stratégiques : risques et enjeux, autonomies et dépendances
3 - Les énergies fossiles
réserves: analyse et localisation des énergies fossiles classiques
nouvelles ressources 
4 - Les énergies dites renouvelables
bilan énergétique de la Terre
mise en œuvre actuelle et nouvelles techniques
situation actuelle
potentiel de production
5 - Impact de la production et de la consommation sur l’environnement
cycle de vie : effluents et déchets
pluie acide - déplétion de la couche d’ozone - effet de serre
6 - Les politiques énergétiques
moyens d'actions; gestions et stratégies,...
exemple de différentes politiques nationales


COMBUSTION

Responsable : Jean-Marc VIGNON EN mo 3.8
16h CM
12h TP/BE

Objectifs
Ce cours a pour objectif d’appréhender les phénomènes de combustion dans les milieux gazeux. Les domaines d’application vont de la production d’énergie à l’étude des risques d’incendie. Un point particulier est la pollution par les gaz de combustion et les techniques de traitement des effluents polluants seront abordées
Ce cours s’appuie sur des connaissances de base en thermodynamique classique et chimique, qui seront complétées par les éléments nécessaires de cinétique chimique. Il constitue aussi une extension aux milieux réactifs des notions de mécanique des fluides, support des équations locales de conservation. Des éléments de transfert de masse et de chaleur, précédemment abordés dans le cours de mécanique des fluides et énergétique, sont requises aussi bien pour la théorie de la propagation des fronts de flamme que pour celle des flammes de diffusion. Un autre aspect important est la turbulence, qui complétera l’étude générale de la combustion.
Très globalement, l’étude de la combustion peut être abordée à différents niveaux, le minimum étant l’aspect énergétique global, indispensable pour appréhender l’énergétique industrielle. Les autres aspects sont très synthétiques, et la théorie de la propagation des fronts de flammes, en particulier, focalise les connaissances acquises dans de nombreux domaines, dont le couplage permet la description détaillée.



Contenu
I – Thermodynamique chimique
Principes de conservation de la masse, de l’énergie et application du 2ème principe
Notions sur les potentiels chimiques, Energies libres.
Energies de formation et pouvoirs calorifiques – Calculs pratiques
Température adiabatique de flamme. Equilibres chimiques
II – Taux de réaction chimique
Réactions simples – lois d’actions de masse, loi d’Arrhenius
Réactions à une étape de différents ordres. Réactions consécutives, réactions en chaîne
Température d’inflammation et limites d’inflammabilité
III – Equations de conservation des systèmes réactifs
Lois de diffusion. Equations de continuité et de bilan de quantité de mouvement
Conservation de l’énergie dans un milieu fluide en mouvement. Paramètres sans dimension
IV – Propagation de la combustion en milieu combustible prémélangé
Onde de détonation – Diagramme de Hugoniot
Flammes laminaires de prémélange :
Structure du front de flamme. Méthodes de mesure expérimentales
Modèles phénoménologiques dans les moteurs
V – Flammes de diffusion
Analyse phénoménologique – résultats expérimentaux
Approximations de la couche limite – Modèle de flamme de Hottel
Turbulence – notions sur les fonctions statistiques décrivant les flammes turbulentes
VI - Combustion en jet diphasique – modèle d’évaporation et de diffusion
VII – Les chaudières industrielles
NOx, CO, rôle des conditions de combustion
Combustion de combustible mal maîtrisés (bio-masse ou déchets)
VIII – Traitements des fumées
Soufre : Traitement combustible ou désulfuration
Dépoussiéreurs, filtres, lavage et traitements associés, …


Bureaux d’études :

BE1 : Exercice divers d'application du cours. Calcul de températures adiabatiques de flammes, avec divers niveaux d’hypothèse.
BE2 : Etudes en petits groupes sur la cinétique des réactions de combustion : modèles globaux simplifiés. Utilisation dans le calcul d’une vitesse fondamentale de combustion.
BE3 ou visite de site :
a) Etude de cas : étude des flammes de diffusion turbulentes. Modèles de turbulence des jets. Analyse des flammes par des modèles approchés et l’analyse dimensionnelle, avec le support de publications scientifiques à analyser. D'autres études de cas sur des problèmes plus concrets de chaudières industrielles sont envisagées.
b) La visite de site pourrait être organisée en lieu et place du troisième BE, selon l'effectif. En particulier, les usines d'incinération des ordures ménagères, relativement facile d'accès pour des visites commentées, montrent particulièrement les aspects de la combustion en lit solide, et un traitement particulièrement complet des fumées.



Energie nucléaire

Responsable : Y. Robach, S. Callard
EN mo 3.10
16h CM
12H BE
NB : Cours en discussion
Objectifs
L’énergie nucléaire représente un domaine technologique et économique important qui recouvre des compétences multidisciplinaires et des métiers variés (conduite de projets, ingénierie, sûreté,…). Ce module, à caractère très industriel, a pour objectif de donner aux élèves une formation à la fois scientifique et technologique dans les différents domaines de l’énergie nucléaire. Une large part sera consacrée à l’étude des filières actuelles de réacteurs nucléaires. Ce module permettra aussi d’appréhender l’ensemble des solutions aux questions de sûreté des installations et de protection des personnes. Il s’intéressera aussi aux différents aspects industriels liés au développement de l’énergie nucléaire, comme par exemple le cycle du combustible nucléaire ou la mise au point de matéraiaux spécifiques ainsi qu’au développement des filières du futur. L’enseignement fera appel à des intervenants du secteur industriel spécialistes du domaine concerné.
Mots clefs : Fission, Fusion, Neutronique, Réacteurs nucléaires, Combustible, Sûreté, Radioprotection

Contenu
Fondements de physique Nucléaire.
Eléments de Neutronique.
Théorie du réacteur nucléaire et filères actuelles.
Sûreté des réacteurs nucléaires – Notions de radioprotection
Démantèlemnt des centrales nucléaires - Gestion des déchets
Cycle du combustible - Matériaux pour le nucléaire
Economie de l’énergie nucléaire – Filières de réacteurs futures
Fusion nucléaire et projets de réacteurs de fusion

Activités pratiques
BE 1 : Dimmensionnement d’un réacteur.
BE 2 : Cycle du combustible nucléaire.
BE 3 : Problématique des développements à long terme dans l’industrie nucléaire


















Génie Civil et Environnement
Civil and environmental Engineering


Materiaux de construction
Responsable
E. VINCENS
GCE mo 3.1
16h CM
12h TP/BE



Objectifs


L’objectif de ce cours est de présenter les matériaux essentiels de construction, leur mode de fabrication ou de production, ainsi que leur caractérisation. Nous expliciterons leur comportement mécanique justifiant leur domaine d’emploi et donnerons à chaque fois des critères de choix en lien avec des problèmes de durabilité.








Contenu


Nous aborderons tour à tour les matériaux suivants :
Granulats
Liants hydrauliques : ciments, plâtre, chaux
Bétons : normaux, hautes ou très hautes performances, fibrés, autoplaçants….
Produits noirs : bitume, émulsions de bitumes…
Bois
Acier de construction


L’emploi de ces matériaux sera replacé dans son contexte industriel et normatif, on insistera sur l’action de l’environnement qui tend à alterer ou modifier leurs propriétés tant physiques que mécaniques.


GEOTECHNIQUE
Responsable :
B. Cambou

GCE mo 3.2
16h CM
12h TP/BE

Objectifs :
Le sol est un milieu naturel sur lequel l’homme est amené à vivre, se déplacer, et construire. Il est donc necessaire de reconnaître ce milieu naturel, d’en évaluer les risques (éboulements, glissements de terrains, effets sismiques) et de dimensionner les éléments (fondations) qui vont transmettre à ce milieu les efforts d’une superstructure (batiments ou ouvrages d’art).
Ce cours a donc pour objectif :
de donner aux étudiants les connaissances nécessaires pour définir et réaliser une campagne de reconnaissance des sols d’un site,
de présenter les outils d’analyse permettant d’évaluer les risques d’instabilités de pentes naturelles ou construites par l’homme,
de présenter les méthodes de dimensionnement des fondations superficielles et profondes, en prenant en compte les risques sismiques.

Contenu
Cours : Reconnaissance des sols
Stabilité des pentes
Fondations superficielles
Fondations profondes.
BE : Simulation d’une campagne de reconnaissance des sols d’un site
Analyse de la stabilité d’une pente
Dimensionnement des fondationsd’un batiment

HYDRAULIQUE FLUVIALE
Responsable : Richard Perkins, Jean-Jacques Fry

GCE mo 3.3
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Depuis des siècles, les fleuves et les rivières ont été exploités de plusieurs manières (par exemple, pour fournir de l'eau dans un but domestique ou d'irrigation, pour le transport, pour la génération d'électricité) et encore aujourd'hui les inondations d'un fleuve important peuvent avoir des effets dévastateurs en son voisinage. Le but de ce cours est de fournir aux étudiants une compréhension complète des processus fondamentaux en ingénierie hydraulique, à travers le développement de modèles appropriés mais simples.

Contenu
1. Introduction
Cycle de l'eau
Les systèmes fluviaux et les problèmes fluviaux actuels

2. Les écoulements uniformes dans les canaux découverts
Résistance à l'écoulement: l'écoulement uniforme et la profondeur normale
La propagation d'une onde de gravité et la profondeur critique
La charge spécifique, la force spécifique, le ressaut
Les écoulements graduellement variés: les régimes et les formes de la surface de l'eau

3. Les écoulements non-permanents dans les canaux découverts
Les variations lentes: l'équation de mouvement
La méthode des caractéristiques et ses applications – la rupture d'un barrage, la propagation des ondes de crue

4. Les ouvrages hydrauliques
Les vannes, les seuils, les déversoirs, les transitions dans les canaux

5. Le transport des sédiments
Le mouvement des particules solides et le seuil d'érosion
Les rides, dunes et antidunes
Le transport par le lit, la mise en suspension des sédiments, le transport des sédiments en suspension

6. Les techniques de modélisation et de mesure
Le principe de similitude
Les modèles aux fonds immobiles et aux fonds mobiles
La modélisation des phénomènes instationnaires

Le cours sera fait en anglais.

Génie de l’Océan et du Littoral
Responsable : Julian Scott, Richard Perkins

GCE mo 3.4
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
L’objectif de ce cours est de fournir une compréhension physique des différents aspects de l’océan. La première partie du cours se focalise sur la houle, son impact sur l’environnement et l’approche d’ingénierie pur l’environnement océanique. La deuxième partie du cours traite des systèmes océaniques à grande échelle, avec l’influence de la stratification de l’océan (par température ou salinité) et l’effet de la rotation de la terre. Sera évoqué également l’interaction entre l’atmosphère et l’océan.

Contenu
1. Introduction
La composition et les propriétés physico-chimiques de l'océan
La stratification et la stabilité
Les courants, et interaction entre courants et bathymetry
Les différents régimes d’ondes de surface

2. Les ondes de surface de faible amplitude
Formulation générale, l’équation de dispersion, la cinématique des particules fluides
Energie, reflexion, ‘shoaling’, réfraction et diffraction
Interaction houle-courant
Transport de masse, flux de quantité de mouvement…

3. Interaction vent-houle
Génération de la houle par le vent
The short-crested sea
Spectres – de l’hauteur de la houle, de l’énergie, et exploitation du spectre d’énergie

4. Impact de la houle
Interaction houle-structure (e.g. cylindre) – application aux plateformes pétroliers
Interaction houle-lit (frottement, transport solide – onshore/offshore, longshore)
Protection du littoral (murs de protection, brise lames, môles…)

5. Les systèmes à grande échelle
Les effets de la rotation de la terre
Les marées et les courants océaniques
L’interaction océan-atmosphère et son impact sur le climat

Le cours sera fait en anglais.


LA DYNAMIQUE DE L’ATMOSPHERE
Responsable : Richard Perkins, Lionel Soulhac

GCE mo 3.5
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Le but de ce cours est de fournir une compréhension physique des circulations atmosphériques à grande échelle, et les conséquences pratiques de tels systèmes. Le vent est le résultat de l’interaction entres des déséquilibres thermodynamiques – poussés notamment par le rayonnement solaire – et la rotation de la terre Donc on étudie d’abord ces deux processus avant de les combiner pour expliquer le fonctionnement des systèmes météorologiques à grande échelle. Sera évoqué également le problème du changement climatique.

Contenu
1. Introduction
La composition et les propriétés physico-chimiques de l'atmosphère
Le rayonnement solaire et les échanges radiatives
La stratification et la stabilité dans une atmosphère seche.

2. L'eau dans l'atmosphère
L'atmosphère humide, et stabilité dans une atmosphère humide
La physique des nuages

3. Les ondes dans un fluide stratifié
Les ondes sur l'interface entre deux fluides de masse volumique différentes
Les ondes dans un fluide à stratification continue

4. Les effets de rotation
L'équation de mouvement dans un système en rotation
Le vent géostrophique, les vents quasi géostrophiques, le vent thermique

5. Les mouvements forcés
Le transport et le pompage d'Ekman
La couche d'Ekman
Le jet nocturne

6. Mouvements à grande échelle dans l'atmosphère et l'océan
La circulation générale dans l'atmosphère
Le climat, et le changement climatique.

Le cours sera fait en anglais.


Propagation des vibrations
Wave propagation in solids
L. JEZEQUEL
GCE mo 3.7
16h CM
12h TP/BE


OBJECTIF DU COURS
L’analyse de la propagation des vibrations dans les milieux solides a vu récemment son champ d’application s’étendre considérablement grâce à l’augmentation des possibilités de calcul et de traitement du signal. On peut noter, en particulier, le développement des techniques de détection de défauts basées sur la réflexion des ondes dans le cadre du contrôle non-destructif des structures.
Dans le domaine de la Vibro-acoustique, la maîtrise du comportement des structures se heurte à la difficulté d’utiliser la méthode des éléments finis et des notions modales. La vision propagatoire apparaît alors indispensable et constitue la base de nombreuses méthodes d’analyse utilisées dans l’industrie. Dans le cadre de l’interaction sol-structure, le calcul du comportement vibro-acoustique des constructions a été rendu nécessaire par l’évolution de normes de sécurité et de confort. D’autre part, l’analyse propagatoire des problèmes aéro-élastiques ou hydro-élastiques met en évidence des phénomènes dynamiques majeurs comme les ondes de choc, le rayonnement et la transparence acoustique des structures.
SOMMAIRE
I – Introduction
Propagation d’un milieu mono-dimensionnel - Ondes harmoniques – réflexion-transmission - Flux de puissance – Equation d'Equilibre énergétique
II – Analyse des ondes dans les milieux élastiques
Propagation dans un espace infini - Propagation dans un demi-espace - Ondes dans les milieux stratifiés - Guide d’ondes - Cas des milieux périodiques
III – Ondes forcées dans des milieux élastiques
Réponse des milieux infinis – Solutions fondamentales – Formulation intégrale – Méthodes des éléments finis de frontière – Réponses des guides d'ondes – Cas des milieux périodiques
IV – Couplage sol-structure
Dynamique des fondations superficielles - Modélisation des fondations par pieux - Modèles de simulation numérique
V – Couplage fluide-structure
Propagation dans les tuyauteries - Etude des coups de bélier - Transparence acoustique et rayonnement des parois
ACTIVITES PRATIQUES
Bureaux d’études
Analyse des ondes dans les barres d'Hopkinson
Problèmes des charges en mouvement sur des fondations
Analyse de la propagation le long d’un rail de chemin de fer

BIBLIOGRAPHIE
Integral equation methods in scattering theory, D. Colton, R. Kress (Wiley)
Sound structures and their Interaction, M.C. Junger, D. Feit (Elsevier)
Ondes élastiques dans les solides, E. Dieulesaint, D. Royer (Hermès)
Manuel des fonctions d’impédance. S.G. Sieffert (Ouest Edition)
Modern problems in elastic wawe propagation, S. Miklowitz (Wiley)
MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
Un commentaire d’article (poids 1)
Activités pratiques (poids 1)


ouvrages de transport et de production d’energie
Responsable
JJ. FRY
GCE mo 3.8
16h CM
12h TP/BE



Objectifs


L’objectif de ce cours est de présenter les principales infrastructures de transport et de production d’énergie, les différentes techniques de réalisation et les enjeux économiques et environnementaux associés à l’exploitation de tels ouvrages.





Contenu

En lien avec les infrastructures de transport, on présentera les principales techniques routières ainsi que les principales techniques de franchissement. Concernant les ouvrages de production d’énergie, on traitera le cas des centrales nucléaires et des barrages hydroélectriques.

On détaillera les différents composants de ces infrastructures et leurs fonctions. Certains critères de choix de techniques de réalisation seront posés et l’étude de l’impact de tels ouvrages sur leur environnement permettra d’aborder les risques liés à leur exploitation.

Trois Bureaux d’Etudes permettront à l’étudiant de replacer le contenu du cours dans un contexte industriel et s’appuieront tour à tour sur les thèmes suivants :
Pont
Routes
Barrage hydroélectrique

Acoustique de l’environnement
Responsables

Daniel Juvé et Marie-Annick Galland

GCE mo 3.9
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Le bruit est considéré par le public comme une nuisance majeure. La prise en compte des aspects acoustiques dans l’environnement et le bâtiment est donc aujourd’hui un enjeu essentiel.
L’objectif du cours est de présenter les connaissances de base en acoustique environnementale. On insistera sur les aspects de propagation dans les locaux ou à l’extérieur, sur les moyens de contrôle et de réduction passifs (matériaux absorbants, écrans) ou actifs (anti-bruit), sans oublier les aspects subjectifs (perception et qualité sonore).


Contenu
Eléments d’acoustique : équations des ondes et de Helmholtz ; intensité et énergie ; conditions aux limites et impédance acoustique
Rayonnement des sources modèles (monopôles et dipôles) ; sources vibrantes, formulations intégrales (Rayleigh). Propagation « extérieure » et influence du milieu.
Introduction à l’acoustique des salles : théorie de Sabine, absorption, transmission à travers les parois
DéciBels, indices de bruit. Perception, gêne et nuisances sonores.


Activités pratiques
Le cours sera complété par 2 séances de TP (acoustique des salles, écrans/cartographies de bruit) et 1 BE (étude de cas sur le contrôle du bruit dans un local).


Bibliographie
Pierce, Acoustics, Introduction to its physical principles and applications, Mc Graw -Hill, 1981
J. Jouhaneau, Acoustique des salles et sonorisation, Technique et Documentation, 1997

Contrôle des connaissances


















Informatique et Communication
Computer Science and Communication


RéSEAUX de télécommunication
Responsable : Yves Cazé (France Télécom), Jean-Yves AulogeIC mo 3.1
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
Ce module présente l’état de l’art dans le domaine des télécommunications et des réseaux d’entreprises.
Il traite les sujets suivants : les réseaux suppports, la téléphonie publique et privée, l’interconnexion de réseaux privés, l’accès à lnternet, la mobilité et les convergences associées.


SOMMAIRE
1 - Les besoins des entreprises en télécomunications

2 - Traitement de signal numérique en télécommunications, transmission numérique

3 – Backbones
SDH, collecte ATM, WDM, satellite…
4 – Transmission de l'information
Concepts, technologies et supports : xDSL, RNIS, LL
5 – Interconnexion de réseaux
VPN IPSec, VPN MPLS, accès Internet, téléphonie d'entreprise et services IP, VOIP/TOIP
6 – Mobilité
GSM, WIFI, GPRS, UMTS, ….


ACTIVITES PRATIQUES
BE1 : couche physique
BE2 : mise en situation avec élaboration d'un cahier des charges "communications" d'une entreprise multisite
BE3 : réponse concrète au cahier des charges


MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
La note globale résulte de la moyenne entre un examen de type QCM (2 h) portant sur l'ensemble du cours et la note de bureau d'étude.

extraction de connaissances
Responsable : Alexandre SaidiIC mo 3.2
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
L'extraction de Connaissances (EC, dite « fouille de données » ou "datamining") connaît une expansion fulgurante, au fur et à mesure que les entreprises prennent conscience de la sous-exploitation des données qu'elles collectent et archivent.
Un exemple de connaissances extraites à partir d'une base de données est : "Quand j'ai les propriétés A et B souvent satisfaites dans mes données alors j'observe aussi la propriété C". De telles règles peuvent être utilisées en marketing, en gestion d'alarmes, en épidémiologie, etc.
Il s'agit d'un domaine posant des problèmes techniques difficiles : comment décider du type de connaissance à extraire et de la sélection des données sur lesquelles il faut travailler (depuis des volumes en Giga-Octets)? Comment identifier parmi les milliers de propriétés extraites celles qui vont effectivement permettre une valeur ajoutée ?
Ce cours traite divers domaines d'application d'EC (Bases des données textuelles, Multimedia, Données complexes, Web, etc.).


SOMMAIRE
- La problématique scientifique de la fouille de données (datamining) - Eléments sur le cycle de vie des applications - Un agenda de recherche pour la communauté "Bases de données" (court-terme vs. long terme) - Quelques applications typiques (spécification et discussion des cycles de vies) - Règles d'association (application à la fouille de textes) - Arbres de décisions (application au marketing) - Règles d'épisodes (application en gestion d'alarmes) - Contraintes d'intégrité dans les bases de données (application en rétro-conception) - Recherche de propriétés dans des composés chimiques - Formalisation et fondements algorithmiques - La formalisation de Mannila et Toivonen - Compléments sur les algorithmes de fouille de données - Techniques importantes pour le post-traitement par requêtes des propriétés extraites - Complexité théorique et validations expérimentales - Quels langages de requêtes pour la fouille de données ? - Outils EC dans le SGBD (OMDG et SQL3, DMQL, MINE RULE, MSQL, ...)
ACTIVITES PRATIQUES
Deux bureau d'étude, un exposé sur mini projet.
BIBLIOGRAPHIE
- U.M. Fayyad, G Piatetsky-Spapiro, P. Smyth and R. Uthurusamy Eds., - "Advances in knowledge discovery and data mining", AAAI Press-MIT Press (1996) - R. Roiger, M. W. Geats : "Data Mining : A tutorial-BAsed Primer" (2003) - I.H. Witten, E. Frank : " Data Mining - practical ML Tools & Techniques" (1999/2000) - Multiples Livres et articles sur divers domaines en EC
MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
L'évaluation sera réalisée sur la base d'un examen écrit de deux heures et la prise en compte du travail réalisé lors des B.E. / mini projet.


bases de données
Responsable : Liminig Chen, Mohsen ArdabilianIC mo 3.3
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
Les bases de données occupent une place essentielle dans les applications des systèmes informatiques. Ce module a pour objectif d'amener les étudiants à l'état de la connaissance sur les bases de données et de présenter les méthodes et techniques pour la conception, la réalisation et l'utilisation de bases de données. Objectifs des SGBD, Modèle Entité/Association, Gestion de fichiers, Modèle et langages relationnels, Normalisation, Bases de données orientées objets, Optimisation de requêtes, Contrôle de concurrence, Bases de données réparties.



ACTIVITES PRATIQUES
Mise en place d'un système d'information web sur un SGBD relationnel ou orienté objet.

BIBLIOGRAPHIE
Georges Gardarin : "Bases de données : les systèmes et leurs langages", Eyrolles 1992
J.D. Ullman : "Principles of database and knowlege-base systems", Computer Science Press 1988
P.A. Bernstein, V. Hadzilacos, N. Goodman :"Concurrency Control and Recovery in Database Systems" Addison-Wesley 1987
M. Tamer Ozsu, P. Valduriez :"Principles of distributed database Systems" Prentice Hall 1991

MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
L’évaluation a lieu en BE, et un test par QCM est effectué à la fin du cours.
Chaque BE est noté pour la participation et le compte rendu.
La note finale est la moyenne obtenue à partir du QCM et de la moyenne des notes de BE .
MOTS-CLES
Un test écrit de 2 heures.
La note globale dépend du résultat des BE.

Traitement et analyse multimedia
Responsables : Mohsen Ardabilian, Emmanuel DellandréaIC mo 3.4
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
Le multimédia est un ensemble de concepts dont les applications sont de plus en plus présentes au sein de notre société de l’information. Une telle présence est le résultat des années de recherche et de développement comme en témoigne les différents standards et normes, mais aussi les organisations et les activités liés à multimédia.
Le multimédia peut être vu à travers deux aspects globaux qui sont les systèmes multimédia et les documents multimédia. Un document suit durant son cycle de vie toute une série de modifications, transformation et formatage dans un environnement où les systèmes multimédia chargés de ces traitements sont interopérables. Cet ensemble devrait satisfaire l’interactivité et l’adaptabilité pour donner son sens au concept du multimédia. Dans ce contexte, l’analyse et la description aide à une meilleure compréhension pour assurer l’adaptabilité et l’interactivité.
L’objectif de ce cours est de présenter les concepts du multimédia concernant les aspects suivants :
Acquisition, numérisation, synthèse, infographie,
Traitement, stockage, transport et diffusion,
Analyse et segmentation,
Systèmes multimédia,
Exemples de normes existantes comme application des concepts ci-dessous.


SOMMAIRE
Introduction
Types de média
Image, image 3D, vidéo, audio, texte
Acquisition, numérisation, synthèse, infographie
Traitement
Transformation
Rehaussement
Codage et compression
Avec perte
Sans perte
MPEG2 et MPEG4
Stockage et transport
Exemple de MPEG2 et MPEG4
Analyse et segmentation par type de média
Spatiale (pour image, région, géométrie, colorimétrie, etc.)
Temporelle
Spatio-temporelle
Exemple de MPEG7
Système multimédia
MPEG4 et MPEG7

ACTIVITES PRATIQUES
Etude des systèmes et étude des concepts utilisés dans le traitement et l’analyse.

BIBLIOGRAPHIE
[1] P. Bellaïche, « Les secrets de l’image vidéo », Eyrolles 2002.
[2] G. Thomas, « Traitement du signal », polycopié du cours 1e année.
[3] N. Chapman & J. Chapman, « Digital Multimédia », Wiley, 2000.
[4] A. Sloane, « Multimédia Communication » McGraw-Hill, 1996.
[5] S.J. Gibbs & D.C. Tsichritzis, « Multimédia Programming », Addison-Wesley, ACM Press, 1995.
[6] T. Vaughan, « Multimédia-Making it Work (5e édition) », McGraw-Hill, 2002.
[7] P.W. Agnew & A.S. Kellerman, « Distributed Multimedia », Addison-Wesley, 1996.
[8] B. Boiko, « Content Management Bible », Hungry Minds, 2002.
[9] F. Pereira & T. Ebrahimi, « The MPEG-4 Book », IMSC Press Multimedia Series, Prentice Hall PTR, 2002.
[10] R. O. Duda, P. E. Hart & D. G. Stork, « Pattern Classification », Wiley Interscience, 2004.

MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
L’évaluation a lieu en BE, et un test est effectué à la fin du cours. Chaque BE est noté pour la participation et le compte rendu. La note finale est la moyenne pondérée à partir du QCM et de la moyenne des notes de BE.

Systèmes d’Information
Responsable : François BlondelIC mo 3.6
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
La gestion de l’information dans l’entreprise a vu sa complexité croître de manière importante dans les vingt dernières années. Le travail sur le système virtuel (le système d’information) remplace le plus souvent celui sur le système réel.
La gestion d’un système d’information met en œuvre des compétences informatiques (modèles de données, workflow, simulation) et de gestion (éléments et sous-systèmes de l’entreprise, processus). Au delà de l’entreprise industrielle et commerciale, qui reste l’objet premier sur lequel ces techniques sont utilisées, les méthodes enseignées sont utilisables chaque fois que l’on doit concevoir (engineering) ou re-concevoir (re-engineering) un système d’information complexe.
Le cours introduit aux fonctions d’interface dans l’entreprise ou de consultant fonctionnel dans les SSII. Il traite à la fois des problématiques techniques et managériales
Il s'appuie sur le vocabulaire des systèmes d’information et une connaissance minimale de MERISE et UML acquis en 1ère et 2ème année, qu'on pourra préalablement relire avec profit.
Le cours doit donc permettre:
- de comprendre la structure générale d’un système d’information
- d’analyser les problématiques métier et les formaliser
- de modéliser le système dans des langages accessibles aux différents acteurs
- de poser la problématique de l’échange d’information entre sous-systèmes
- de permettre la validation de solution par des acteurs de cultures différentes (utilisateur final, technicien du SI, architecte du SI)  

SOMMAIRE
 
1 - Introduction aux Systèmes d’Information
Introduction. Système réel et Modélisation –Définitions – Urbanisme du système d’information et niveaux d’analyse – Structure et mise en oeuvre
 
2 – Systèmes Informatiques et Ingénierie
Serveur et client , Architectures informatiques centralisées et décentralisées (n-tiers), Bases de données, Applicatifs, paramètres de choix de solution globale
Exercice : conception de la structure informatique d’un SI dans un groupe international

3 – Système d’Information de Gestion (S.I.G.)
Composants et Implémentation, un cas particulier des S.I.G. : les ERP, stucture générale

4- Conception du S.I.G. – Analyse métier
Analyse métier, Information non structurée et struturée, Conduite d’entretiens, Analyse de flux et processus, Formalismes et utilisation

5 – Conception du S.I.G. Analyse fonctionnelle
Méthodologie : Introduction, UML et Merise au sein du processus, Objets de gestion et Processus d’affaires, Développement et Paramétrage, Contrôle et Validation, liaisons avec l’applicatif

6 – Echanges inter-systèmes et intégration
Notions sur les interfaces – Consolidation – Modes d’échange (EDI, XML, portails, exports-imports, requêtage SQL) – Démons et disponibilité
Exercices : liaison comptable, statistiques commerciales inter-sociétés

7 - Rôles du maître d’ouvrage, du maître d’œuvre et de l’architecte
Maîtrise d’ouvrage et maîtrise d’œuvre, S.I. et démarche projet, livrables, Maquettage et prototypage
Qualification du besoin et Validation,  
 
 

8- Le changement de S.I.G
Découpage projet, Phases et contenu, Problématiques liées à la formation.Méthodologies applicables à chacun des processus projet, Bonnes Pratiques.
ACTIVITES PRATIQUES
Etude de Cas
BIBLIOGRAPHIE
Le projet d’urbanisation du système d’information - Christophe Longépé - Dunod 2001
Merise et UML pour la modélisation des systèmes d’information -Joseph Gabay – 4ème édition - Dunod 2001
La modélisation systémique en entreprise Christian Braesch, Alain Haurat – Hermès 1995
Bases de données - Architectures, modèles relationnels et objets, SQL3 (+DVD) Serge Miranda - Dunod 2002
Gestion de la Production – François Blondel  - 4ème édition - Dunod 2005 (en particulier les chapitres 1,2,3 et 12)
CONTROLE DES CONNAISANCES
Examen sous forme de QCM (sans documents) 30% + Etude de cas à rendre 70 %
 
MOTS-CLES
Système, Information, Urbanisme du SI, Modélisation, Base de Données, Merise, UML, Processus, SQL, Cahier des Charges, Traitements, Objets de Gestion, Processus d’Affaire, Optimisation.

INTERACTIONs HUMAIN-MACHINE
Responsable : B. DAVID J. Vacherand-RevelIC mo 3.7
16h CM
12h TP/BEOBJECTIFS
L’interaction humain-machine est à la base de l’informatique d’aujourd’hui car elle conditionne l’acceptabilité des nouveaux outils informatiques qui se généralisent et concernent un nombre croissant d’utilisateurs dans des domaines de plus en plus variés. Des environnements modernes proposent des interfaces sophistiquées (multi-fenêtrage, multimédia, multimodalité) posant de nombreux problèmes de conception et de réalisation. Le but de ce cours est de faire le point non seulement sur les aspects techniques et technologiques, mais également sur les aspects liés à la psychologie cognitive, la sociologie du travail et à l’ergonomie pour permettre aux futurs ingénieurs de comprendre et de maîtriser les enjeux liés au choix, à la conception et à la réalisation des interfaces utilisateurs. Ce cours devrait intéresser les futurs ingénieurs qu’ils se destinent aux métiers de l’informatique (chef de projet, concepteur, réalisateur) ou à d’autres métiers qui les mettront tôt ou tard en position de prescripteurs des nouveaux outils ou de simples utilisateurs. Les enjeux, les approches et les solutions présentés dans ce cours permettront d’appréhender cette problématique incontournable des TIC (Tchenologiess de l’Information et da la Communication).
SOMMAIRE
Introduction
Problématique de la Communication Humain-Machine dans ses aspects humains et techniques : Interface et interaction – problème d’usage. D’une approche "techno-centrée" à une approche centrée utilisateur. Ecarts entre logique de conception et logique d’usage. Quelques caractéristiques psychologiques des utilisateurs. Le concept de système de gestion d’interface personne-machine
Organisation
Portabilité d’applications interactives. Etude des modèles d’architecture des applications interactives. Techniques et formalismes de spécification d’interfaces. Principes de fonctionnement et d’élaboration des interfaces dans différents environnements Window, WEB, PDA, téléphone mobile,….
Méthodologie
Métholodogie d’élaboration d’interfaces centrée utilisateur. Analyse du travail et des tâches de l’utilisateur : tâches prescrites et de tâches effectives (activités), tâches génériques. Les critères ergonomiques d’une conception centrée utilisateurs. Prise en compte des règles ergonomiques. Techniques, approches et critères d’évaluation des interfaces
Nouvelles interfaces
Interfaces adaptables et portables dans le contexte de l'informatique mobile et ubiguitaire, interfaces pour le travail coopératif, interfaces multimodales, interfaces pour la réalité virtuelle et la réalité augmentée et la réalité mixte
ACTIVITES PRATIQUES
Etude du style d’interaction utilisable sur les PDA, téléphones mobiles, e-books et réflexion sur le concept de Système de Gestion d’Interactions. Etude, réalisation et évaluation d’une application interactive. Environnement de travail : PC, environnement de développement Java, simulateurs PDA et mobiles.
MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
1/4 note de test + 3/4 notes de BE

transformation et échange de données Structurées
Responsable : Daniel MullerIC mo 3.8
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIFS
Quelle que soit la technologie sous-jacente, les systèmes d’information s’appuient sur un certain nombre de paradigmes incontournables : structuration des données, usage de méta données, vérifications d’intégrité, réutilisation par transformation plutôt que par duplication, échange d’informations structurées entre applications ou modules…

Ce cours s’attache à montrer comment les standards basés sur XML favorisent ou même induisent certains fondamentaux comme l’intégrité des données, l’interopérabilité des applications, voire leur internationalisation, et comment les nombreuses applications qui en découlent s’inscrivent dans cette dynamique au sein de systèmes dont la complexité va croissant.


SOMMAIRE
Introduction à la problématique des systèmes d’information
Structuration des données – XML
Intégrité des informations – validation, DTD, schémas
Interopérabilité – espaces de nommage
Recherche d’information – Xpath, XQuery
Transformations – XSLT
Echange d’informations, Services Web – SOAP, WSDL

ACTIVITES PRATIQUES
BE 1 – Développement d’une application XML, validation de documents
BE 2 – Transformations par XSLT
BE 3 – Développement d’un service Web

BIBLIOGRAPHIE
E. R. Harold, W. Scott Means, “XML in a Nutshell”, 3rd Edition - O’Reilly, Sept. 2004
E. van der Vlist, “XML Schema, the W3C's Object-Oriented Descriptions for XML”, O’Reilly, Jun. 2002
J. E. Simpson, “XPath and XPointer, Locating Content in XML Documents”, O’Reilly, Aug. 2002
D. Tidwell, “XSLT, 1st edition”, O’Reilly, Aug. 2001
S. St.Laurent, J. Johnston, E. Dumbill, “Programming Web Services with XML-RPC”, O’Reilly, Jun. 2001
J. Snell, D. Tidwell, P. Kulchenko, “Programming Web Services with SOAP”, O’Reilly, Jan. 2002

MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
L’évaluation a lieu en BE, et un test par QCM est effectué à la fin du cours.
Chaque BE est noté pour la participation et le compte rendu.
La note finale est la moyenne obtenue à partir du QCM et de la moyenne des notes de BE .
MOTS-CLES
Données structurées, Systèmes d'information, Intégrité des informations, Interopérabilité, Transformation de données, Validation de documents, Schémas, Services Web, XML, XSLT, SOAP, WSDL.

RéSEAUX informatiques
Responsables : René Chalon, Jean-Yves AulogeIC mo 3.9
16h CM
12h TP/BEOBJECTIFS
Ce cours expose les principes et les protocoles de base des réseaux informatiques. Les caractéristiques et les architectures des réseaux locaux et étendus, moyens et hauts débits ainsi que les protocoles d'Internet sont détaillés de manière systématique et méthodique. Cette approche à la fois conceptuelle et pratique permet à chacun de mieux comprendre l'évolution, l'offre actuelle et les perspectives des réseaux informatiques actuels et futurs.
SOMMAIRE
Introduction : concepts généraux, modèles OSI et TCP/IP
Transmission numérique pour la couche physique
Réseaux locaux : topologies, supports physiques, Ethernet, WiFi
Couche Réseau : notion d’internet, protocole IP, adressage, routage, IPv6
Couche transport : TCP, UDP
Couches hautes : modèle client/serveur, Sockets, RPC, XDP et ASN.1
Couche application : DNS, messagerie (SMTP, POP, etc.), Telnet, FTP, Web
ATM (Asynchronous Transfer Mode) : modèle, adressage, routage, intégration
ACTIVITES PRATIQUES
Etude détaillée d’Ethernet avec un simulateur réseau
Etude détaillée d’IP avec un simulateur réseau
Conception d’un réseau local à partir d’un cahier des charges (+ éval des coûts)
(Sujet alternatif en option : programmation avec les Sockets d’un proxy Web)

BIBLIOGRAPHIE
L. Toutain - "Réseaux locaux et Internet" - Hermès
J.L. Montanier - "Pratique des réseaux d'entreprise" - Eyrolles
G. Pujolle - "Les réseaux" - Eyrolles
A. Tamenbaum - "Réseaux, architectures, protocoles, applications" - Intereditions
Stevens - "TCP/IP - normes et protocoles" - Addison Wesley
D. Comer - "TCP/IP : architecture, protocoles, applications"- Intereditions
CONTROLE DES CONNAISANCES
Moyenne pondérée entre la note de test (2h) et la note de BE


















Micro Nano Bio technologies



Nanotechnologies
Responsable : Y. Robach, M. Phaner
MNB mo 3.1
16h CM
4h TP/ 8h BE
Objectifs
Les nanosciences et nanotechnologies traitent de la compréhension des propriétés spécifiques de structures à l’échelle nanométrique, ainsi que de l’élaboration et de la caractérisation de ces nanostructures. Les nanotechnologies permettent de repousser les limites de la miniaturisation et d’engendrer de nouvelles applications et de nouvelles fonctionnalités en micro- et opto-électronique, en science des matériaux, en biologie et en médecine.
Ce cours présentera les propriétés spécifiques des nanostructures et nanomatériaux, ainsi que les outils d’observation et d’élaboration à l’échelle nanométrique. Il mettra l’accent sur les réalisations technologiques déjà existantes ou susceptibles d’émerger dans un avenir proche. Une introduction aux nanobiotechnologies, qui constituent un domaine important d’applications, sera aussi présentée.
Mots clefs : Physique des systèmes de faible dimensionalité, Microscopies champ proche, Nanolithographie, Nanomatériaux, Nanoélectronique, Nanobiotechnologies.

Contenu
Introduction aux nanosciences et nanotechnologies.
Eléments de physique des systèmes de faible dimensionalité.
Microscopies champ proche et nanolithographie.
Nanomatériaux, nanocristaux et nanoparticules.
Nanoélectronique, électronique moléculaire, transistor à un électron.
Nanobiotechnologies, biopuces à ADN et à protéines, autoassemblage et biologie, structures biomimétiques.

Activités pratiques
1 TP : Introduction aux microscopies champ proche
BE 1 : Nanotechnologie et magnétisme
BE 2 : Restitution d’une étude bibliographique

Modalité du contrôle des connaissances
Le contrôle des connaissances tiendra compte de l’activité pratique (TP), de l’exposé oral et du rapport écrit associés au 2ème BE et d’un test écrit de 2H.

BioMOLECULES, CELLULES ET BIOCOMPATIBILITE
D. Tréheux, E. Laurenceau
MNB mo 3.3
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Les objectifs de ce cours sont de permettre aux étudiants:
de comprendre comment fonctionne une cellule vivante dans son milieu naturel, ou en contact avec un biomatériau
d’appréhender les potentialités des cellules et des biomolécules qui les composent dans les secteurs de la santé et de l’agro-alimentaire.
L’accent sera mis sur le lien entre structure, environnement et aptitude à remplir une fonction biologique. Le cours sera illustré par les développements de la biochimie et de la biologie moléculaire, ainsi que par des exemples d’utilisation de ces biomolécules et des biomatériaux. En effet, ces derniers regroupent des matériaux d’origine metallique, céramique et polymérique destinés à être implantés dans différents environnements biologiques. Ils connaissent un essor rapide du fait du nombre sans cesse croissant des applications dans le domaine médical : prothèses, implants oraux, greffes vasculaires, lentilles intra-occulaires, équipements de dialyse, etc.
Mots clefs : Cellules, Mécanismes biologiques, Biomolécules, Biomatériaux

Contenu
Organisation de la cellule vivante
Structure, évolution, énergie cellulaire et transport
Les grandes classes de biomolécules
Amino-acides, peptides, protéines
Architecture des protéines et fonctions biologiques
Enzymes (cinétiques et mécanismes)
Polysaccharides, lipides
Les acides nucléiques et leur structure
Mécanismes biologiques fondamentaux
Biosynthèse d’ADN et d’ARN
Synthèse protéique
Anticorps et immunité
Les cellules dans leur environnement : application aux biomatériaux
Jonctions cellulaires, adhérence cellulaire, matrice extracellulaire
Biocompatibilité, bioactivité, bio-intégration
Interactions cellules-matériaux
Activités Pratiques
TP : Caractérisation et analyse de cellules par microscopie
BE : Etude de cas : La prothèse de hanche
BE : Analyse de publication

Photonique
A. GAGNAIRE – E. DROUARD
MNB mo 3.4
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
La photonique a connu ces dernières années des développements importants, qui ont très largement contribué à l’essor des télécommunications haut débit. Les progrès réalisés dans l’émission de la lumière, son traitement, son transport et sa détection essaiment aujourd’hui dans de nombreux autres secteurs : écrans/systèmes de visualisation, métrologie, analyse médicale/biologique…

Les progrès des technologies, notamment issus de l’électronique, pour la réalisation de dispositifs micrométriques, ont permis la mise en œuvre de nouveaux concepts d’optique intégrée pour le contrôle de la lumière, qui sont aujourd’hui couramment utilisés. Les recherches actuelles, très actives, sur les dispositifs submicrométriques, tels les cristaux photoniques, bénéficieront à des secteurs à fort potentiel : information quantique (où les premières applications apparaissent déjà), biologie (micro-laboratoires sur « puces »).

La miniaturisation des composants et la diminution du nombre de photons mis en jeu rendent indispensable une approche quantique de l'interaction rayonnement- matière. Le but de ce cours est de donner les bases physiques communes à ces nouvelles technologies optiques pour que l'élève puisse aborder la littérature spécialisée dans ce domaine. Quelques exemples montrent l'importance croissante de ces technologies dont la part de marché est en constante augmentation.

Contenu
Les fondamentaux: approche semi-classique - approche quantique
Guides d'ondes planaires – Optique intégrée et circuits photoniques
Electrooptique – acoustooptique
Optique non linéaire (effet Kerr optique, bistabilité optique, doublage de fréquence et mélange paramétrique, Oscillateur Paramétrique Optique, …)
Commutation optique
Micro-nanophotonique (cristaux photoniques, sources à un photon,…)

Activités Pratiques
2TP: Holographie interférométrie holographique - - interférométrie de speckle
Etude d'un modulateur électrooptique
1BE: Cristaux photoniques

Modalités du contrôle des connaissances
1 test écrit de 2 heures

MICRO NANO BIO TECHNOLOGIES MO4 - introduction aux microsystèmes autonomes
I. O'CONNOR / P. ROJO-ROMEO
MNB mo 3.6
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Les avancées spectaculaires dans le domaine des micro-nano-technologies ont ouvert la voie à l'intégration de fonctionnalités extrêmement diverses dans un volume de l'ordre du mm3. L'avènement de l'intelligence ambiante s'appuie sur le fonctionnement collectif d'un nombre important de micro-objets, individuellement peu utiles. Ces objets sont autonomes en termes d'énergie, capables de communiquer sans fil et intègrent des circuits de traitement de l'information. Un exemple typique d'application est l'analyse atmosphérique ou environnementale, où plusieurs centaines d'objets peuvent être déployés sur une surface de plusieurs km2 pour mesurer la qualité de l'air ou de l'eau et transmettre ces informations vers un processeur central, pour fusion et interprétation des données. Les contraintes portant sur la conception de ces objets sont la faible consommation, faible tension, faible bruit, faible volume et haute fréquence.

L'objectif de ce cours est double :
Fournir aux étudiants les connaissances fondamentales sur les principes de conception et de fabrication des micro-systèmes autonomes. Pour optimiser les performances de ces systèmes, il est impératif de pouvoir manipuler et lier des concepts aussi divers que la mécanique, la conception de circuits analogiques, les technologies micro-nano-électroniques.
Faire prendre conscience aux étudiants des enjeux techniques et économiques de ce type de composant dans leurs grands domaines d'applications : biomédical, intelligence ambiante, mesures autonomes, domotique, automobile, militaire ...

Contenu
Introduction aux principes des technologies microélectroniques.
Description des technologies spécifiques des microsystèmes intégrés, applications.
Capteurs, actionneurs
Amplification électronique du signal
Contraintes liées à l'intégration nanométrique (thermique, mécanique, bruit, ...)

Activité pratiques
Travaux pratiques (2 séances de 4 heures, 1 BE de synthèse de 4heures).
- TPs :
Introduction aux micro-nanotechnologies en salle blanche.
Conception d'un bloc d'amplification CMOS faible bruit, faible consommation, faible tension
- BE : synthèse d'un microsystème autonome


PHYSIQUE pour les tecnologies de l’information
Responsable : J.Joseph, X.Lerartre
MNB mo 3.7
16h CM
12h TP/BE

Objectifs
Dans les technologies de l’information, les fonctions de traitement, de transport, de stockage et d’affichagede l’information sont assurées par des composants dont le fonctionnement repose en grande partie sur les propriétés magnétiques, électriques et optiques des matériaux. L’objectif de ce cours est de donner les principes de base des théories physiquesqui sont importantes pour ces applications. Ce cours part des bases de la physique quantique, du magnétisme, de la physique du solide et des semiconducteurs pour aboutir à l’étude des composants de base de la microélectronique.

Contenu
1- Physique quantique : Postulats de base de la mécanique quantique. Intrication quantique. Système à 2 états. Description du spin. Application au cryptage quantique.

2- Phénomènes magnétiques : Description des trois formes de magnétisme : paramagnétisme, diamagnétisme, ferromagnétisme. Application au stockage magnétique.

3- Phénomènes optiques : Intreaction photon-matière. Propriétés optiques des semiconducteurs. Application aux écrans plasmas et LCD.

4- Phénomènes électriques : Elèments de physique des semiconducteurs. Les briques de base des composants à semiconducteurs. Les composants microélectroniques.



ACTIVITES PRATIQUES
3 Bureaux d’étude de 4H :
BE 1 : Cryptage quantique
BE 2 ET 3 : Etude de composants microélectroniques


MODALITES DE CONTROLE DES CONNAISSANCES


Matière molle : nanosystèmes et interfaces biologiques
D. Mazuyer, Th. Delair
MNB mo 3.8
16h CM
12h TP
Objectifs
Il est maintenant possible de réduire toutes sortes de systèmes électro-mécaniques, fluidiques, thermiques à des tailles sub-micrométriques. Les applications concernent la biologie, l'élaboration de nanomatériaux, l'administration ciblée de médicaments ou encore la fabrication de micro-actionneurs. Ces systèmes mettent en œuvre, manipulent ou visualisent des objets de taille nanométrique ou présentant des propriétés à l'échelle du nanomètre. D'autre part, de nombreux systèmes moléculaires complexes sont utilisés, en très faible concentration pour contrôler les fonctionnalités des produits (cristaux liquides, cosmétiques, encres, peintures, bétons, aliments, capteurs, …) en donnant une réponse très forte à un signal de commande très faible. Toutes ces technologies font appel à un fort état de division de la matière qui conduit à la création de grandes interfaces. À ces échelles, les équilibres des forces prévalant au niveau macrométrique sont bouleversés et les forces de surfaces (mouillage, capillarité, adhésion, …) interviennent directement dans la physique des nano-systèmes. Le but de ce cours est de fournir une introduction aux processus régissant la dynamique de cet état particulier de la matière en insistant à la fois sur les mécanismes fondamentaux (stabilité, confinement, rhéologie) et sur les nombreux aspects pratiques qui font que la mise en forme des milieux dispersés reste toujours une opération industrielle délicate. Il s'agira d'identifier le comportement d'objets courants tels que les savons, les caoutchoucs, les polymères, les émulsions ou suspensions en vue soit de leur utilisation soit de leur conception puis de leur fabrication.Un accent tout particulier sera mis sur les nombreuses applications industrielles notamment dans les micro-systèmes et les bio-technologies.

Contenu
L'état colloïdal
Définition, classification et propriétés physico-chimiques des systèmes colloïdaux
Systèmes moléculaires organisés (de l'agrégat micellaire aux cristaux liquides ordonnés) et stabilité
Capillarité et mouillage : ménisques et dynamique d'étalement de gouttes
Dispersions colloïdales et applications bio-médicales
Définition des enjeux modernes de Santé en termes technologiques et économiques
Colloïdes en vaccination, diagnostic et biotechnologie.
Solutions de polymères
Configurations des polymères dissous
Polymères aux interfaces : Adsorption, greffage, stabilisation stérique
Transports des milieux colloïdaux
Introduction à la rhéologie expérimentale
Ecoulement des solutions concentrées et interactions colloïdales
Application aux peintures et encres
Systèmes dispersés : applications industrielles
Les biofluides et les tissus biologiques
Physico-chimie dans les procédés en cosmétique
Rhéologie appliquée aux produits alimentaires

Activités pratiques
Méthodes de caractérisation de solutions colloïdales et des forces de surfaces
Colloïdes : élaboration et interactions avec des biomolécules.
Propriétés d'écoulement et physico-chimie du chocolat : relation avec le goût



CARACTERISATION DES SURFACES ET DES NANOSTRUCTURES

Responsable J. M. MARTIN –M. PHANER-GOUTORBE
MNB mo 3.10
16h CM
8h TP
4h BE
Objectifs
Les nanotechnologies sont concernées par un état très divisé de la matière et un rôle exacerbé des surfaces par rapport au volume. La physicochimie et la chimie des surfaces exposées sont très importantes au regard des applications. Les premières couches atomiques présentes sur les solides sont particulièrement réactives dans de nombreux procédés.
Ce cours propose l’étude des principales techniques de caractérisation des surfaces et des structures faible dimensionnalité, elle sera illustrée par des applications spécifiques dans le domaine des nanotechnologies et de la biologie.


Contenu
I – Analyse chimique de la surface des solides.
Les spectroscopies électroniques (photoélectron, Auger), spectroscopie ionique (ToF-SIMS)
Informations sur les liaisons chimiques en surface. Divers exemples d’applications (protéine/surface...)

II- Analyse morphologique de la surface à l’échelle subnanométrique
Les microscopies champ proche (microscopie à effet tunnel, microscopie à force atomique, microscopie champ proche optique) spectroscopie tunnel, mesure des forces d’interaction. Illustrations : (reconstruction de surfaces, molécule unique, cristaux photoniques…)

III – Caractérisation des interfaces
Microscopie électronique à transmission analytique, diffraction électronique, analyses par rayons X et pertes d’énergie des électrons transmis. Exemples concret d’applications (couches minces, colloïdes…)

Activités pratiques

BE : Etudes de cas concrets rencontrés par une société spécialisée en expertise de problèmes industriels (Société «  Sciences et Surfaces S. A. « )
TP1 : Analyse des surfaces par XPS
TP2 : Mesure de contraintes résiduelles

















Transports Terrestres
Land Transportation


INTRODUCTION AUX VIBRATIONS NON-LINEAIRES
J. PERRET-LIAUDET, F. THOUVEREZ
TT mo 3.1
16h CM
12h TP/BE
Objectifs

La plupart des problèmes vibratoires industriels ne se résument pas aux cas de structures linéaires. Notamment, il est indispensable en prestation vibroacoustique de savoir identifier, interpréter et intégrer les non linéarités de structure. A titre d’exemples, et loin d’être exhaustif, citons les cas des ponts soumis aux effets du vent, la vibroacoustique des systèmes en présence de jeux, les vibrations de contact (non linéarité de Hertz, contacts rugueux, chocs,…), la dynamique des câbles, la dynamique des rotors, l’effet pogo observé sur les lanceurs spatiaux, …

Dans ce contexte, l’objectif de ce cours est de sensibiliser et familiariser les élèves aux principaux phénomènes mis en jeu, et d’introduire les connaissances minimales et les règles utiles à l’ingénieur en vue de les diagnostiquer et les traiter. De nombreux exemples, issus pour la plupart de problèmes d’ingéniérie, viendront illustrer le cours.

Contenu

Le contenu de ce cours s’articulera selon le sommaire suivant :
Généralités sur les problèmes vibratoires en ingéniérie et classification
Principales non linéarités dans les systèmes mécaniques
Comportement des structures non linéaires
Outils de description et d’analyse
Extension à l’analyse modale non linéaire
Introduction aux traitements numériques

En appui du cours magistral, ce module s’articule sur deux séances de Travaux Pratiques qui permettront d’illustrer sur des exemples concrets de système mécanique non linéaire comme celui du contact hertzien, les phénomènes de résonances non linéaires ainsi que d’autres types de comportement vibratoires non linéaires.

Par ailleurs, une séance de Bureau d’Etudes permettra d’illustrer des scénarios de route vers le chaos couramment observés dans des sytèmes mécaniques réels de l’industrie. Ce Bureau d’Etudes permettra aussi de manipuler quelques outils de description et de prédiction propres aux phénomènes non linéaires.


Activités pratiques

Modalités de contrôle des connaissances

ANALYSE DES ASSEMBLAGES: GEOMETRIE ET ARCHITECTURE
Responsables : Didier LACOUR, Bertrand HOUX
TT mo 3.2
16h CM
12h TP/BE
Objectifs

Présenter les méthodes et outils d’analyse de la qualité géométrique des assemblages.
La maîtrise de l’architecture et de la géométrie des assemblages est un objectif industriel majeur. La qualité géométrique des pièces, l’architecture des assemblages peuvent avoir des répercussions directes sur la capacité d’assemblage du produit, mais aussi sur les prestations qu’il doit assurer.
Ce cours présente les méthodes modernes de simulation des assemblages en intégrant les défauts géométriques de leurs composants. Il identifie ainsi les concepts théoriques sur lesquelles ces méthodes se basent, afin de comprendre leurs domaines d’application et leurs limites.


Contenu


Quantification des spécifications et analyse de leurs influences sur l’assemblage (sensibilités) par torseurs de petits déplacements.
Approches statistiques, Monte-Carlo.
Méthodes de spécifications géométriques, matrice GPS (Geometrical Product Specification).
Méthode de simulation de fabrication (méthode des (l).
Algorithmes utilisés en métrologie tridimensionnelle (méthodes numériques d’association).


Activités pratiques

Modalités de contrôle des connaissances

CALCULS AVANCES EN DYNAMIQUE DES VEHICULES
Responsable : M. N. Ichchou
Advanced computationnal methods in vehicles dynamics

TT mo 3.3
16h CM
12h BE
Objectifs
Ce cours présente des méthodes modernes de calculs et de conception en dynamique permettant de maîtriser deux synthèses physiques importantes : confort et comportement (sécurité) dynamique des véhicules (terrestres ou aéronautiques). Après une analyse étayée de ces deux préstations, le cours propose les bases théoriques et numériques sur lesquelles les méthodes de calculs se basent, afin d’éclaircir et de comprendre leurs limitations mais aussi leurs possibilités vis-à-vis du confort et du comportement. L’ancrage du cours dans l’option «Transports Terrestres» se fera à travers les problématiques posées mais aussi à travers les cas tests qui seront traités lors des séances de bureaux d’études. Par son déroulement, ce cours permet de suivre les méthodes de calculs avancés suivant la complexité des comportements dynamiques à analyser. On commencera donc par analyser les outils de calculs dédiés à des systèmes technologiques à peu de degrés de liberté, cela concerne, par exemple, les organes de liaison des véhicules. On s’intéressera ensuite aux méthodes de calculs de problèmes à grandes dimensions, en se focalisant sur les méthodes non standard : Mécanique des Multi-Corps (comportement des véhicules), Formulation Intégrale et Formulation Energétique (confort vibroacoustique).

Contenu
1 - Introduction
Présentation générale des problèmes liés à la conception des véhicules – Les différentes synthèses.
2- Confort Dynamique
Effets des vibrations sur le corps humain, filtres de confort, domaine fréquentiel, indice de confort dynamique
3- Compromis confort-comportement dynamique
Présentation et quantification, élements de systèmes pilotés
4 - Approche systémique classique
Présentation des méthodes de calcul très basses fréquences, approches multi-physiques.
5 - Eléments de Mécanique des Multi-Corps
Mécanique multi-corps, mécanique orientée vers la représentation des grands systèmes de corps rigides.
6 - Eléments finis non standard
Compléments aux formulations classiques de type éléments finis dans le cadre de problèmes non classiques.
7 - Formulations énergétiques
Méthodes de calcul purement énergétiques avec leurs limitations (SEA), confort vibroacoustique interne.

Activités pratiques

Bureaux d’études : Au nombre de trois, les séances de bureaux d’études se basent sur la mise en oeuvre
des concepts de base fournis pendant les séances de cours à l’aide d’outils numériques modernes (logiciels largement répandus dans le milieu industriel). Ces thèmes sont les suivants :
• Thème n°1 : Modélisation et analyse des performances d’un amortisseur hydraulique sous l’environnement Matlab/simulink.
• Thème n°2 : Modélisation et analyse du comportement dynamique d’un véhicule à l’aide du logiciel ADAMS (mise en roulage, analyse de la stabilité,…).
• Thème n°3 : Confort dynamique hautes fréquences par l’outil AUTOSEA (méthode SEA).

Modalité de contrôle des connaissances
Contrôle continu durant les BE + commentaire d’un article de la littérature récente

Acoustique générale
Fundamentals of acoustics
Gilles ROBERT, Daniel JUVE
TT mo 3.5
16h CM
12h TP/BE



Objectifs
La dimension acoustique est de plus en plus prise en compte lors de la conception et de la réalisation des produits que ce soit pour répondre à des normes de plus en plus contraignantes ou pour améliorer le confort des passagers dans les systèmes de transport.
L'objectif de ce cours est de donner aux étudiants une vision globale de la discipline pour leur permettre de « concevoir silencieux ».
Le cours expose les équations de base de l’acoustique, décrit les grandes méthodes de résolution associées et présente des applications à des problèmes concrets.
Ce cours ne suppose aucun prérequis dans la matière.

Contenu
Equation d’onde, conditions aux limites, sources élémentaires, intensité et puissance.
Stratégies « basse fréquence » (méthodes modales, éléments finis) et « hautes fréquences » (approches énergétiques, SEA)
Propagation en conduit. Fréquence de coupure. Applications aux silencieux.
Formulation intégrale : rayonnement des structures vibrantes; diffraction par des obstacles.
Propagation en milieu inhomogène : méthodes de rayons, équation parabolique ; propagation du son dans l’atmosphère et les océans. Milieux en mouvement et applications aéronautiques.

Activités pratiques
2TP 1 BE à définir



Modalités de contrôle des connaissances



TRIBOLOGIE : PRINCIPES ET APPLICATIONS
D. Mazuyer, Ph. Kapsa

TT mo 3.6
16h CM
8h TP / 4 h BE
Objectifs
Bien que présente depuis longtemps dans notre vie quotidienne, la tribologie est une discipline scientifique récente qui traite des multiples aspects du frottement, de l'usure et de la lubrification. Si les structures sont souvent bien dimensionnées, à partir des propriétés mécaniques de volume des matériaux, les surfaces constituent une butée technologique dans leur endommagement. C'est pourquoi, la prise en compte des phénomènes tribologiques devient un passage obligé dans de nombreux secteurs industriels (automobile, aéronautique, micro-technologies,…) pour répondre aux enjeux technologiques et économiques (production et maîtrise de l'énergie, automatisation des technologies de fabrication, fiabilisation des produits). Grâce à une approche interdisciplinaire couplant mécanique, science des matériaux et physico-chimie des surfaces, ce cours a pour but de donner les principes généraux de la tribologie et leurs applications pour le diagnostic et la résolution de problèmes concrets. On insistera également sur l'effet des échelles temporelle et dimensionnelle des phénomènes étudiés (du mètre pour les systèmes mécaniques au nanomètre pour les interactions de surfaces).

Contenu
La mécanique du contact statique
Mécanique du contact lisse et rugueux
Effet des couches minces
Les lois macroscopiques de frottement et d'usure
Frottements statique et dynamique
Les mécanismes physiques de l'usure
Les lubrifiants et les surfaces
Adhésion entre surfaces et mécanique du contact adhésif
Structure, propriétés des lubrifiants et additifs de lubrication
La lubrification fluide
La lubrification hydrodynamique : principes physiques, notion de portance
La lubrification élastohydrodynamique : formation des films lubrifiants sous haute pression
La lubrification limite
Le contrôle du frottement et la réduction de l'usure
La lubrification moléculaire et nanotribologie

Activités pratiques
2 TP : démarche expérimentale en tribologie, caractérisation d'un contact élastohydrodynamique
1 BE : Simulation numérique des contacts soumis à des sollicitations tribologiques : application au contact came/poussoir


Turbulence
Responsables : Christophe Bailly et Christophe Bogey

TT mo 3.7
16h CM
??h TP/ ??h BE
Objectifs
La turbulence intervient dans de multiples applications technologiques relevant de l’aérodynamique interne et externe pour les transports terrestres, l’aéronautique et le spatial. Elle joue également un rôle déterminant dans le domaine de l’environnement et des écoulements géophysiques. Ce cours aborde les grands problèmes de la turbulence, et traite notamment de la physique des phénomènes impliqués et de leur modélisation. Le cours s’appuie sur de nombreux exemples de cas réels, et donne également un large aperçu des techniques de simulation numérique et des techniques expérimentales.

Contenu
introduction
description statistique
écoulements de paroi
exemple de modèle k-epsilon
dynamique de la vorticité
turbulence homogène et isotrope
aperçu sur la simulation numérique et les techniques expérimentales.

Activités pratiques
2 séances de travaux pratiques (caractérisation d’une turbulence de jet libre par fil chaud et modélisation numérique d’un écoulement de paroi) et un bureau d’étude viennent compléter le cours magistral.

Bibliographie

Bailly, C. & Comte-Bellot, G., 2003, Turbulence, CNRS éditions, Paris, ISBN 2-271-06008-7.
Lesieur, M., 1994, La turbulence, Presses Universitaires de Grenoble, Grenoble.
Pope, S.B., 2000, Turbulent flows, Cambridge University Press, Cambridge.


Modalités de contrôle des connaissances

Exercices au choix sont à préparer par binômes tout au long du cours (60% de la note finale) et activités pratiques (40%).

STabilité des systemes mecaniques
Responsable : L. Jezequel
Mechanical Stability

TT mo 3.8
16h CM
12h BE
Objectifs
Lors de la conception des structures et des systèmes mécaniques, il est impératif de maîtriser les risques d’instabilité provenant de nombreux phénomènes. On peut citer en particulier les divers couplages de nature non-conservative liés à l’existence de frottements ou de contacts avec un fluide en écoulement.
D’autre part, les phénomènes de flambement et de cloquage sont de plus en plus dimensionnant compte tenu de l'allégement des structures associé à l’utilisation de nouveaux matériaux. Dans le domaine du transport, la qualité des véhicules est essentiellement liée à l’apparition de ces comportements instables.
On peut citer, par exemple, le comportement routier, les bruits de frein, la résistance aux crashs, les vitesses critiques des machines tournantes, le captage électrique, le contact roue-rail. Il apparaît donc indispensable pour les ingénieurs qui participent à un projet véhicule d’avoir une vision synthétique de ces divers problèmes afin de les maîtriser à l’aide d’outils d’analyse spécifiques.

Contenu
I – Analyse générale de la stabilité
Stabilité d’un état d’équilibre – Analyse des points de bifurcation – Stabilité orbitale – Instabilités
paramétriques – Résonance non-linéaire des systèmes dynamiques
II – Flambement des structures élastiques
Flambement des poutres – Formulation variationnelle du problème général – Analyse des surfaces
caractérisques – Calcul par éléments finis des charges critiques – Théorie des catastrophes
III – Structures élastiques non conservatives
Formulation variationnelle du problème général – Cas des systèmes pseudo-conservatifs – Analyse des
surfaces de flottement – Calcul des charges critiques – Bifurcation de Hopf
IV – Stabilité des systèmes gyroscopiques
Analyse spectrale – Formulation variationnelle du problème – Classification des problèmes – Stabilité
des machines tournantes – Influence des effets dissipatifs
V – Application aux structures frottantes
Phénomènes de stick-slip – Instabilité par arc-boutement – Vitesse critique des charges en mouvement –
Etude du crissement des freins
VI – Applications aux structures couplées avec un écoulement
Présentation générale des équations couplées – Calcul des vitesses critiques – Couplage aéro-élastique –
Couplage hydro-élastique

Activités Pratiques
• Analyse de la stabilité d’une conduite droite parcourue par un écoulement
• Chargements critiques d’un treillis de poutre
• Tracé des surfaces caratéristiques.
• Analyse des phénomènes de frottement dans le cas d’une poutre frottant sur un disque.

Modalités de contrôle des connaissances
Un commentaire d’article (poids 1)
Activités pratiques (poids 1)


Tenue en service des matériaux et des structures 

Responsables
D.Tréheux ; M. Salvia

TT mo 3.9
16h CM
8h TP/ 4h BE


Objectifs
La recherche de systèmes performants, fiables et à sécurité accrue, passe par la connaissance des mécanismes d’endommagement et de ruine des matériaux et assemblages.
Ce cours analysera comment augmenter la durabilité et estimer le potentiel restant, à partir de la connaissance et de la modélisation des mécanismes gouvernant l’évolution des microstructures sous l’effet de sollicitations multiphysiques.



Contenu
Dans une première partie, ce cours donnera les concepts généraux liés à l’amorçage et à la propagation des dommages, en s’appuyant sur le couplage des approches énergétiques (en lien avec la mécanique de la rupture en volume et aux interfaces), structurales et statistiques.
Dans une seconde partie, seront déclinées les spécificités issues de ces concepts, appliquées aux alliages métalliques, aux céramiques, polymères et verres puis enfin aux composites.



Activités pratiques

1 TP : suivi d’endommagement par contrôle in-situ
1 TP : expertise de ruptures en service
1 BE : critère de rupture et éléments finis



Modalités de contrôle des connaissances






Systèmes embarqués
Responsables : M. LE HELLEY, F. MIEYEVILLE

TT mo 3.10
16h CM
8h TP / 4h BE
Objectifs
Les systèmes embarqués sont les systèmes informatiques déployés dans le monde physique. Ils en récupèrent des informations, les traitent et agissent en conséquence de manière autonome. Les systèmes embarqués sont constitués de fonctions électroniques incluant des logiciels dans leur fonctionnement. Ils constituent aujourd’hui le premier marché de l’électronique dans des applications toujours plus nombreuses incluant le transport (avionique, espace, ferroviaire, automobile), les appareils électriques et électroniques grand public (appareils photos numériques, jouets, portables, PDA, électroménager,…), etc…
Le cours proposé ici portera sur l’architecture des Systèmes sur Puces (systèmes monoprocesseur et multiprocesseurs à bus partagé ou à base de réseaux sur puces), leur fiabilité de fonctionnement (critique dans les domaines du transport), mais également sur la sécurisation de tels systèmes ainsi que sur leur conception (partitionnement matériel/logiciel, prototypage virtuel, notions de bloc IP).

Contenu
ARCHITECTURE MONOPROCESSEUR
Les données et le chemin de données, les instructions et le chemin de contrôle
Notion de temps – Définition du cycle machine
Niveau de représentation du système – Hiérarchisation
Définition des langages de représentation (machine, assembleur)
Décodage des instructions – Stratégie de Décodage – RISC et CISC
Microprogrammation – Couche Matérielle microprogrammée
Séquencement d’un programme
Les éléments de mémorisation : registres, mémoire interne
Fiabilité et sécurisation matérielle.

ARCHITECTURE MULTIPROCESSEURS : des SoCs (System On Chip) et des NoCs (Networks on Chip)
Architecture d’un Système sur Puce (SoC ou System On Chip)
Architecture à bus partagé et architectures à réseau distribués : études d’exemples de réseaux sur puces (NoC – Network on Chip) et leurs protocoles.
Partitionnement matériel/logiciel et prototypage virtuel.

Activités pratiques
Les activités pratiques sont constituées de 3 séances (1 BE et 2 TPs) au cours de laquelle sera réalisée une ECU (Electronic Control Unit) d’un système embarqué « by wire » automobile.

Modalités de contrôle des connaissances
Test écrit (70% de la note finale)
Travaux pratiques (contrôle continu 30% de la note finale)

















Mathématiques et Décision
Mathematics and Decision


PROCESSUS STOCHASTIQUES ET APPLICATIONS
Responsable : Elisabeth Mironescu
MD mo 3.2
16h CM
12h TP/BE

Objectifs
Ce cours est un complément du cours de théorie des probabilités de première année, orienté vers la modélisation des phénomènes aléatoires dépendants du temps. Son but est de présenter quelques applications, qui se veulent "pratiques", de la théorie des probabilités aux métiers de l'ingénieur. Les choix des outils théoriques et des applications  pourront être remis en cause d'année en année, en fonction des besoins des enseignants des autres UE ou des étudiants.
Pour l'instant, le cours est construit autour de quatre applications : le filtrage des signaux, les files d'attente, la mécanique des solides, les mathématiques financières. Chacune de ces applications est rattachée à un aspect théorique des processus stochastiques qui est d'abord présenté. Suivent ensuite une application pratique sur machine en C ou C++ sous environnement Linux.


Contenu
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/purple.gif" \* MERGEFORMATINET Sommaire
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/blue.gif" \* MERGEFORMATINET 1. Processus stochastiques en temps discret.
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/green.gif" \* MERGEFORMATINET Filtrations; espérances conditionnelles. Systèmes bruités sous observation partielle : filtrage et prévision par le théorème de Kalman (BE 2h).
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/green.gif" \* MERGEFORMATINET Chaînes de Markov. Files d'attent .(BE sur machine 4h).  
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/blue.gif" \* MERGEFORMATINET 2. Processus stochastiques en temps continu.
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/green.gif" \* MERGEFORMATINET Aspect spectral; bruit blanc. Mécanique des vibrations (BE 2h).
 INCLUDEPICTURE "http://www.mi.ec-lyon.fr/Images/green.gif" \* MERGEFORMATINET Equations différentielles stochastiques. Finance mathématique.(BE sur machine 4h).

OPTIMISATION
Responsable : Mohand Moussaoui
MD mo 3.3
16h CM
12h TP/BE



Objectifs
Les techniques d’optimisation sont très anciennes et ont été introduites au départ pour des problèmes de physique ou d’ingéniérie en général. Elles sont aujourd’hui utilisées dans des domaines aussi variés que la conception de systèmes, la prise de décisions techniques, économiques, financières en gestion, etc…
Cet enseignement commencera par cinq cours de mise en place de quelques résultats théoriques classiques de base avec une description de méthodes que l’on peut mettre en œuvre.Les trois autres cours, suivis chacun d’un BE de mise en œuvre, seront consacrés à des études de cas relevant de trois domaines différents (par exemple : mécanique, électrotechnique, économie,…) et seront assurés par des collègues travaillant dans ces domaines.

Contenu

Sommaire
Généralités
Quelques exemples de problèmes d’optimisation.
Rappels de calcul différentiel.
Condition d’optimalité.

Minimisation de fonctionnelles convexes.
Notion de convexité.
Equation et inéquation d’Euler.
Dualité.

Algorithmes
Méthodes de descentes et de pénalisation.
Recherche de point-selle.
Introduction aux algorithmes génétiques.

Activités pratiques : Bureaux d’études pour des exercices d’application et la mise en oeuvre d’algorithmes.



STATISTIQUE APPLIQUEE AUX SCIENCES DE L’INGENIEUR
Responsable : Jean Bérard
MD mo 3.4
16h CM
12h TP/BE



Objectifs
L‘objectif de ce cours est de fournir les outils classiques de la statistique mathématique qui permettent d’aborder le choix du modèle probabiliste, son estimation et son évaluation ainsi que de présenter des techniques modernes de simulation.

Contenu
1) (2 séances) Analyse de la variance et régression.
Théorie et méthodologie du modèle linéaire gaussien.
Validité et limites de la méthode. Notions de statistique descriptive.
Différents modèles de régression et d'apprentissage.

2) (3-4 séances) Méthodologie et raisonnement statistiques.
Signification et utilisation dans des situations réelles des notions et méthodes de probabilités
et de statistique (probabilité, probabilités conditionnelles, prise en compte de la variabilité,
tests statistiques, échantillons, validation, choix et apprentissage de modèles). Etudes de cas.

3) (2-3 séances) Simulation stochastique et applications.
Génération de nombres pseudo-aléatoires. Méthodes de Monte-Carlo et Monte-Carlo par
chaînes de Markov. Réduction de variance. Bootstrap.

Les trois BE seront consacrés à l’apprentissage des techniques de Monte-Carlo sur des supports informatiques performants (logiciel S-Plus, etc,..), et à des études de cas : télécoms, marchés boursiers, recherche pétrolière.



RECHERCHE OPERATIONNELLE
Operational research

Responsable : Fabrice Lamy

MD mo 3.5
16h CM
12h TP/BE
OBJECTIF DU COURS
Donner aux élèves les bases de la Recherche Opérationnelle leur permettant d'une part de traiter des problèmes simples d'aide à la décision et de modélisation, d'autre part d'aborder des ouvrages plus spécialisés en la matière.
Faire découvrir aux futurs ingénieurs l'attitude d'esprit qu'ils doivent adopter devant tout problème réel, donc complexe.

SOMMAIRE
Introduction à la Recherche Opérationnelle
• La Recherche opérationnelle comme outil d'aide à la décision
• Méthodologies employées : techniques de modélisation.
Etude de certaines méthodes
• Les techniques de programmation linéaire
• Application de la théorie des graphes
• Problèmes d'ordonnancement
• Problèmes de transport
• Problèmes d'affectation
• Théorie des files d'attente

ACTIVITES PRATIQUES
Bureaux d'Etudes
• Analyse et modélisation d'un problème réel, par exemple : mouvement des camions dans une centraleà béton, affectation des locomotives pour le mouvement des trains, etc
• Résolution des modèles obtenus par algorithmes vus en cours
• Rediscussion des hypothèses simplificatrices faites pour modéliser


MODALITES DU CONTROLE DES CONNAISSANCES
L'appréciation portera sur les deux éléments suivants :
• Qualité de la participation aux travaux des B.E.
• Résultat du contrôle écrit de deux heures en fin de trim



Strategie d’entreprise
(Strategic Management)

Responsable : Sylvie Mira Bonnardel

MD mo 3.6
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
L’objectif du cours est de fournir aux élèves une bonne compréhension du processus de formulation et de mise en œuvre d’une stratégie d’entreprise. Le cours abordera les principaux outils et méthodes d’analyse et de diagnostic stratégiques. Les problématiques globales de gouvernance, d’alliances et d’internationalisation seront étudiées. Ce cours permettra de décrypter les stratégies d'entreprise et les formes de concurrence sur les marchés à travers des études de cas. 

Contenu
Contenu des cours :
Analyse contextuelle de la stratégie d’entreprise
démarches de l’analyse sectorielle
méthodes et outils de diagnostic stratégique
Formulation de la stratégie
définition des objectifs et des stratégies concurrentielles
planification et la mise en œuvre des ressources
Mise en œuvre de la stratégie
alliances stratégiques, fusion acquisition, internationalisation
innovation, compétences et transferts de technologie
Gouvernance d’entreprise : enjeux et processus
Contenu des TD :
Les TD donneront lieu à l’analyse de cas industriels réels : le déploiement de Ebay, les choix d’organisation de General Electric et les choix de politique générale de Microsoft.

Contrôle des connaissances
50% cas étudiés en TD, 50% cas de contrôle final


SYSTEMES DYNAMIQUES
Responsable : M. Marion

MD mo 3.9
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
Il s'agit de l'étude de systèmes évoluant avec le temps. Il est bien connu que, par opposition aux systèmes linéaires, l'évolution des systèmes non-linéaires est généralement très complexe : apparition de solutions périodiques en temps, doublement périodiques, chaotiques... La compréhension de la dynamique non-linéaire est au coeur d'un grand nombre de problèmes dans de nombreux domaines : mécanique des solides ou des fluides, robotique, économie, biologie, finance etc.
Le but de ce cours est de présenter des concepts et des outils permettant l'étude des systèmes non linéaires. On étudiera en particulier les questions de stabilité des points d'équilibre et des solutions périodiques. Ceci nous conduira à introduire les outils fondamentaux que sont les variétés stable, instable, centrale, les formes normales ou encore l’application de Poincaré. Nous étudierons aussi les phénomènes de bifurcations locales (bifurcations de type point-selle nœud, de Hopf, …). Diverses applications (résonances non linéaires, fonctions de transfert) seront aussi présentées.
Deux B.E. seront consacrés à des exercices et exemples. Le troisième B.E. concernera l’analyse, grâce au logiciel Matlab, de la réponse forcée d’un système à deux degrés de liberté en mécanique des structures.

Contenu.
1. Systèmes non linéaires : stabilité des points d'équilibre
Stabilité par linéarisation
Théorie de Lyapounov
Points d'équilibre hyperboliques : variété stable, instable
Points d'équilibre non hyperboliques : variété centrale, formes normales
2. Stabilité des solutions périodiques
Application de Poincaré
3. Bifurcations locales
Exemples
Bifurcations de type point-selle noeud
Bifurcation de Hopf
4. Applications
Résonances non linéaires (interne, primaire, secondaire)
Fonctions de transfert non linéaires (séries de Volterra, Wiener, chronologiques)


RISQUES NATURELS ET TECHNOLOGIQUES
Responsable : Richard Perkins

MD mo 3.10
16h CM
12h TP/BE
Objectifs
L’objectif du cours est de présenter les risques d’origine naturelle et les risques liés aux activités industrielles et technologiques. On présentera les techniques de prévention, de prévision et de protection pour chaque type de risque.

Contenu
Introduction
Les types d’aléa
Les notions de fréquence, d’intensité et les conséquences d’un risque
Le rôle des assureurs
La modélisation du risque
Descriptions probabiliste et déterministe
Outils mathématiques
Évaluation et exploitation des résultats d’une modélisation
Les risques naturels
La terre : volcans, séismes, glissements de terrain, avalanches
L’atmosphère
L’eau : les inondations et les crues
Le changement climatique
Les risques technologiques
Les installations chimiques
Les installations nucléaires
Les transports
La réglementation

Les trois BE seront consacrés à une étude probabiliste d’un cas, basé sur une situation réelle, à choisir dans une liste.

Certains des cours seront assurés par des intervenants extérieurs ; par exemple, de l’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques), de l’IRSN (Institut de la Radioprotection et Sûreté Nucléaire), d’EDF, du Cemagref et d’une compagnie d’assurance.

Le cours sera fait en anglais.


 Des compléments sont apportés dans le module métier « Management de l’Entreprise Industrielle ». La compréhension globale des ERP suppose également des connaissances en Gestion de Production, connaissances qui ne sont pas l’objet de ce cours.

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