Biomécanique

Le but de ce cours est de présenter aux étudiants la méthode des éléments finis appliquée aux problèmes uni, bi et tri dimensionnels en génie et en science appliquée. Cette présentation est faite dans le cadre de l’élasticité linéaire et des petites perturbations en statique. Partant de pré requis en mathématiques et mécanique du solide, le principe de discrétisation est tout d’abord abordé au travers des approches de Ritz et Gallerkine pour des milieux unidimensionnels. Ensuite, la problématique de l’intégration numérique est approchée avec la méthode de Gauss. Du maillage et de la validation des modèles de calcul est ensuite abordée lors de l’étude des modélisations surfaciques avec des éléments 2D. Finalement ces notions seront utilisées pour mettre en place le formalisme complet de la méthode aux éléments finis dans le cadre des éléments barre et poutre, puis les éléments de type triangle. Une application pratique, de ces notions théoriques importantes, est menée sur un code de calcul industriel (ANSYS) lors de travaux pratiques et d’un projet.

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Cette UE a pour but de préparer les étudiants aux entretiens professionnels en leur donnant les clés pour valoriser leur expériences acquises dans le passé.

Cet enseignement se fait à partir de jeux de simulation d’entretien construits sur la base d’offres d’emploi existantes.

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Cet unité d'enseignement permet d'initier les étudiants :

- au management dans l'entreprise, en présentant d'une part l'entreprise en tant qu'entité économique et juridique et en abordant d'autre part la démarche stratégique dans sa globalité.

- au marketing dans l'entreprise, de l'étude de marché au marketing opérationnel. La démarche marketing sera directement mise en application dans le cadre du projet de création industrielle mené par les équipes d'étudiants.

Les séances de cours seront complétées par une visite d'entreprise, ainsi que par la démarche méthodologique d'étude de cas concrets.

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Cette unité d’enseignement est la première en lien avec la partie « bio » du parcours biomécanique. Elle s’adresse aux étudiants ayant une culture en ingénierie mécanique. Elle a pour mission de donner aux étudiants les notions de base en santé et biologie leur permettant d’appréhender dans de meilleures conditions les futurs enseignements et projets en biomécanique.

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: Ce cours de 42h est décomposé en deux partie (1/3, 2/3) afin de donner les éléments de base en transfert thermique et en mécanique des fluides (3D). Les fluides seront considérés comme des milieux continus. On appellera particule, un élément de volume infiniment petit pour une description mathématique mais assez grand par rapport aux molécules pour être décrite par des fonctions continues. Ce cours prolonge le cours de modélisation des milieux élastiques de L3 ainsi que le cours de mécanique des fluides (1D).

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Ce cours de 42h est décomposé en deux parties identiques qui se déroulent en parallèle.  La première partie concerne l’étude des problèmes de vibrations dans les milieux discrets et dans les milieux continus 1D (Corde, poutres). La seconde concerne l’utilisation des formulations variationnelles afin de reformuler les problèmes étudiés en L3 en RDM et en élasticité 3D.  On peut ainsi proposer des solutions approchées optimisées. Cette partie du cours permet de faire un lien entre la RDM, l’élasticité 3D et le cours du second semestre d’éléments finis.

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Cette UE permet d’appliquer les étapes clés d’une démarche de conception mécanique, du cahier des charges initial à la qualification du prototype, sur un ou plusieurs cas concrets traités les années passées dans les projets industriels. Elle vient ainsi en soutien aux projets industriels de l’année en mobilisant les mêmes compétences mais sur un ou plusieurs cas résolus, contrairement aux projets en cours. Elle requiert donc de mobiliser les différentes compétences acquises dans d’autres UEs, en particulier non technologiques, du Master ou de Licence (principe fondamental de la dynamique, résistance des matériaux, mécanique des milieux continus, vibrations, simulation par éléments finis) sur un ou plusieurs mécanismes réels que les étudiants peuvent manipuler et expérimenter.

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Cette unité d’enseignement est seulement proposée dans le parcours biomécanique. C’est un module de projet qui peut être numérique ou expérimental, mais qui se focalise sur les aspects biomécaniques.

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Le stage s'effectue en entreprise ou en laboratoire. Au cours du stage l'étudiant doit démontrer :

sa compréhension d’un large champ de sciences fondamentales et sa capacité d’analyse et de synthèse qui leur est associée ;

son aptitude à mobiliser les ressources d’un champ scientifique et technique spécifique ;

sa maitrise des méthodes et des outils de l’ingénieur : identification, modélisation et résolution de problèmes même non familiers et incomplètement définis, l’utilisation des outils informatiques, l’analyse et la conception de systèmes ;

sa capacité à concevoir, concrétiser, tester et valider des solutions, des méthodes, produits, systèmes et services innovants

sa capacité à effectuer des activités de recherche, fondamentale ou appliquée, à mettre en place des dispositifs expérimentaux, à s’ouvrir à la pratique du travail collaboratif ;

sa capacité à  trouver l’information pertinente, à l’évaluer et à l’exploiter;

son aptitude à prendre en compte les enjeux de l’entreprise : dimension économique, respect de la qualité, compétitivité et productivité, exigences commerciales, intelligence économique ;

son aptitude à prendre en compte les enjeux des relations au travail, d’éthique, de responsabilité, de sécurité et de santé au travail ;

sa capacité à s’insérer dans la vie professionnelle, à s’intégrer dans une organisation, à l’animer et à la faire évoluer : exercice de la responsabilité, esprit d’équipe, management de projets, maitrise d’ouvrage, communication avec des spécialistes comme avec des non-spécialistes ;

son aptitude à travailler en contexte international : maitrise d’une ou plusieurs langues étrangères et ouverture culturelle associée ;

sa capacité à se connaitre, à s’auto-évaluer, à gérer ses compétences (notamment dans une perspective de formation tout au long de la vie), à opérer ses choix professionnels.

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Cette UE est une initiation aux nouvelles méthodes de conception associées aux techniques de fabrication additive permettant de réaliser une pièce sur une imprimante 3D (polymère) en allant de sa réalisation sur ordinateur (CAO) en lien avec les capacités du procédé, l’optimisation de sa géométrie (optimisation topologique), la préparation et lancement de la fabrication, et les étapes de finition après impression (parachèvement).

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Design Produit : Étude des fondamentaux du design industriel. Recherches de solutions par esquisses et méthodes créatives autour d'un projet personnel choisi. Maquettage en plastiline du projet destiné à être réalisé en CAO.
Design Graphique : Initiation à l'esquisse pour le design industriel.
CAO : Modélisation 3D volumique et surfacique avec Onshape sur le projet choisi.

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Les mesures de champs sont de plus en plus utilisées en ingénierie, et plus particulièrement en Mécanique. Ce module a pour objectif de présenter les bases de différentes méthodes d’imagerie en utilisant des modèles d’interprétation des images de complexité croissante.

On commence par définir les principes de fonctionnement des dispositifs imageurs, puis on présente quelques outils de morphologie mathématique afin d’extraire des informations statistiques sur des quantités de nature géométrique.

On aborde par la suite les méthodes de thermographie infrarouge au travers de deux modèles d’interprétation : l’étalonnage de la caméra et l’inversion du problème thermique pour accéder aux sources de chaleur.

Les méthodes de Corrélation d’Image sont enfin présentées en insistant sur les différents modèles d’interprétation sous-jacents (caméra, transformation, conservation du flux optique, critère de vraisemblance).Le cours se termine par une confrontation entre des mesures expérimentales et un modèle numérique par la mise en œuvre d’une méthode de recalage de modèle éléments-finis.Les cours théoriques sont étayés par des séances de travaux pratiques permettant de mettre en application les méthodes de traitement et d’illustrer l’influence des principaux paramètres d’analyse.

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Cette unité d’enseignement revêt une importance capitale dans la formation. Il s’agit de la mise en pratique de l’ensemble des connaissances et savoir faires acquis tout au long du cursus, à travers la réalisation d’un projet scientifique de longue durée.

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Cette unité d’enseignement est commune aux parcours CDPI et Biomécanique. Elle est au cœur de tout processus de conception de produit industriel, qu’il soit pour la santé ou pour tout autre domaine. Dans cette UE différents acteurs du monde socio-économique interviendront pour apporter leur expérience dans le domaine.

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La biomécanique, est un domaine interdisciplinaire qui s’est grandement développé ces dernières années. Il couvre de nombreux champs d’application tels que l’analyse du mouvement sportif, l’accidentologie, la traumatologie, l’orthopédie, la biocompatibilité des prothèses ostéo-articulaires, la rééducation fonctionnelle, l’aide au diagnostic et à la prise en charge des maladies respiratoires et cardio-vasculaires, la croissance et le remodelage des tissus, l’ingénierie tissulaire, etc.

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Cette UE est appliquée au « projet innovant en mécanique » Il s’agit de donner à l’étudiant les éléments pour simuler la création d’une entreprise, à partir du produit ou de la gamme de produits développés en projet innovant.

Cette UE est divisée en :

cours dispensé par des acteurs professionnels du monde de la création d’entreprise

consultations dispensées par des professionnels pour accompagner les étudiants (groupes d’étudiants de 3 maximum) dans la simulation de la création de leur entreprise.

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Ce module fournit les notions de base pour comprendre les différents comportement mécaniques des matériaux et voir comment on peut les étudier à partir d’expériences ou de modèles. Le module débutera par des rappels élémentaires de mécanique des milieux continus dans l’Hypothèse des Petites Perturbations (HPP). Les différentes classes de comportement mécanique des matériaux seront étudiées (Élasticité, Visco-élasticité, Plasticité,…) ainsi que les différents modules mécaniques (Young, compressibilité, cisaillement, Poisson,..), pour tous les types de matériaux (métalliques, composites, polymères, ...). Après avoir étudié les liens entre les différentes microstructures et les propriétés mécaniques, on exposera les principaux essais utilisés pour caractériser le comportement mécanique des matériaux. Les notions élémentaires en élasticité anisotrope seront également présentées (tenseurs d’élasticités anisotrope, orthotropie, isotropie transverse). Les modèles rhéologiques de base, couramment retenus pour modéliser simplement ces comportements seront ensuite présentés et on montrera comment on peut identifier leurs paramètres. Le module se terminera par une présentation des méthodes d’analyse en dynamique (DMA)

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Cette unité d’enseignement est commune aux deux parcours CSIM et Biomécanique. Elle combine les compétences en mécaniques des solides indéformables et l’imagerie. Elle s’applique aussi bien à des problématiques de biomécaniques, que de robotique ou bien d’autres domaines en lien avec l’analyse du mouvement, comme la « motion capture » pour les jeux vidéo. Elle comporte une partie théorique de cours et TD et une partie pratique de TP réalisée en lien avec l’UFR STAPS.

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Cette UE a pour but de préparer les étudiants aux entretiens professionnels en leur donnant les clés pour valoriser leur expériences acquises dans le passé.

Cet enseignement se fait à partir de jeux de simulation d’entretien construits sur la base d’offres d’emploi existantes.

Le droit du travail porte ici sur l'analyse des principales règles du contrat de travail et notamment, sur les obligations du salarié, les obligations de l'employeur et la fin des rapports de travail.

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Cette unité d’enseignement est le prolongement du module « Simulation Numérique Avancé ». C’est un module de projet qui se focalise sur l’aspect calcul à la manière de ce qu’il se fait en bureaux d’études.

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Chapitre 1 : Grandes déformations et traitement numérique

Chapitre 2 : Résolutions numériques des problèmes stationnaires et instationnaires (élastoplasticité, contact, frottement)

Chapitre 3 : Résolutions numériques en dynamique transitoire et analyse modale

Les cours sont appuyés par des TD d’application et les TP sont réalisés avec le logiciel ANSYS.

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La biomécanique s’appuie essentiellement sur les différentes théories mécaniciennes (mécanique du solide, mécanique des fluides, etc.) appliquées à l’étude de systèmes biologiques. Le parcours de Biomécanique étant ouvert à un public non forcément expert en mécanique (médecins, orthopédistes, kinésithérapeutes, etc.), il est nécessaire d’introduire à ce public les notions de base en mécanique du solide rigide. En effet, le corps humain peut être considéré, en première approximation, comme un ensemble de segments corporels (pied, jambe, cuisse, hanche, buste, etc.) articulés entre eux. Ces segments peuvent être modélisés par des solides rigides afin d’étudier des aspects touchant à l’équilibre statique du corps comme ses mouvements ou encore les chocs et la traumatologie.  

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Cette UE est appliquée au « projet innovant en mécanique » Il s’agit de donner à l’étudiant les éléments pour simuler la création d’une entreprise, à partir du produit ou de la gamme de produits développés en projet innovant.

Cette UE est divisée en :

cours dispensé par des acteurs professionnels du monde de la création d’entreprise

consultations dispensées par des professionnels pour accompagner les étudiants (groupes d’étudiants de 3 maximum) dans la simulation de la création de leur entreprise.

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Ce module fournit les notions de base pour comprendre les différents comportement mécaniques des matériaux et voir comment on peut les étudier à partir d’expériences ou de modèles. Le module débutera par des rappels élémentaires de mécanique des milieux continus dans l’Hypothèse des Petites Perturbations (HPP). Les différentes classes de comportement mécanique des matériaux seront étudiées (Élasticité, Visco-élasticité, Plasticité,…) ainsi que les différents modules mécaniques (Young, compressibilité, cisaillement, Poisson,..), pour tous les types de matériaux (métalliques, composites, polymères, ...). Après avoir étudié les liens entre les différentes microstructures et les propriétés mécaniques, on exposera les principaux essais utilisés pour caractériser le comportement mécanique des matériaux. Les notions élémentaires en élasticité anisotrope seront également présentées (tenseurs d’élasticités anisotrope, orthotropie, isotropie transverse). Les modèles rhéologiques de base, couramment retenus pour modéliser simplement ces comportements seront ensuite présentés et on montrera comment on peut identifier leurs paramètres. Le module se terminera par une présentation des méthodes d’analyse en dynamique (DMA)

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Cette unité d’enseignement est commune aux deux parcours CSIM et Biomécanique. Elle combine les compétences en mécaniques des solides indéformables et l’imagerie. Elle s’applique aussi bien à des problématiques de biomécaniques, que de robotique ou bien d’autres domaines en lien avec l’analyse du mouvement, comme la « motion capture » pour les jeux vidéo. Elle comporte une partie théorique de cours et TD et une partie pratique de TP réalisée en lien avec l’UFR STAPS.

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Cette UE a pour but de préparer les étudiants aux entretiens professionnels en leur donnant les clés pour valoriser leur expériences acquises dans le passé.

Cet enseignement se fait à partir de jeux de simulation d’entretien construits sur la base d’offres d’emploi existantes.

Le droit du travail porte ici sur l'analyse des principales règles du contrat de travail et notamment, sur les obligations du salarié, les obligations de l'employeur et la fin des rapports de travail.

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La biomécanique, est un domaine interdisciplinaire qui s’est grandement développé ces dernières années. Il couvre de nombreux champs d’application tels que l’analyse du mouvement sportif, l’accidentologie, la traumatologie, l’orthopédie, la biocompatibilité des prothèses ostéo-articulaires, la rééducation fonctionnelle, l’aide au diagnostic et à la prise en charge des maladies respiratoires et cardio-vasculaires, la croissance et le remodelage des tissus, l’ingénierie tissulaire, etc.

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Cette unité d’enseignement est commune aux parcours CDPI et Biomécanique. Elle est au cœur de tout processus de conception de produit industriel, qu’il soit pour la santé ou pour tout autre domaine. Dans cette UE différents acteurs du monde socio-économique interviendront pour apporter leur expérience dans le domaine.

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Cette unité d’enseignement est le prolongement du module « Simulation Numérique Avancé ». C’est un module de projet qui se focalise sur l’aspect calcul à la manière de ce qu’il se fait en bureaux d’études.

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Chapitre 1 : Grandes déformations et traitement numérique

Chapitre 2 : Résolutions numériques des problèmes stationnaires et instationnaires (élastoplasticité, contact, frottement)

Chapitre 3 : Résolutions numériques en dynamique transitoire et analyse modale

Les cours sont appuyés par des TD d’application et les TP sont réalisés avec le logiciel ANSYS.

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Les mesures de champs sont de plus en plus utilisées en ingénierie, et plus particulièrement en Mécanique. Ce module a pour objectif de présenter les bases de différentes méthodes d’imagerie en utilisant des modèles d’interprétation des images de complexité croissante.

On commence par définir les principes de fonctionnement des dispositifs imageurs, puis on présente quelques outils de morphologie mathématique afin d’extraire des informations statistiques sur des quantités de nature géométrique.

On aborde par la suite les méthodes de thermographie infrarouge au travers de deux modèles d’interprétation : l’étalonnage de la caméra et l’inversion du problème thermique pour accéder aux sources de chaleur.

Les méthodes de Corrélation d’Image sont enfin présentées en insistant sur les différents modèles d’interprétation sous-jacents (caméra, transformation, conservation du flux optique, critère de vraisemblance).Le cours se termine par une confrontation entre des mesures expérimentales et un modèle numérique par la mise en œuvre d’une méthode de recalage de modèle éléments-finis.Les cours théoriques sont étayés par des séances de travaux pratiques permettant de mettre en application les méthodes de traitement et d’illustrer l’influence des principaux paramètres d’analyse.

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Cette unité d’enseignement revêt une importance capitale dans la formation. Il s’agit de la mise en pratique de l’ensemble des connaissances et savoir faires acquis tout au long du cursus, à travers la réalisation d’un projet scientifique de longue durée.

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