CNST-H-300

Mécanique des structures et résistance des matériaux

0 – 1 IntroductionPhilippe.Bouillard@ulb.ac.be

version 16 septembre 2011

0 - 1 - 2CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Mécanique des structures ?

Mécanique des milieux continus

Mécanique des fluides

Thermodynamique

MoteursAéronautiqueAérospatialeConstructions navalesConstructionsBiomédicalEtc.

Mécanique du solideinteractions

0 - 1 - 3CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Mécanique des structures

Mécanique du solide

Méthodes numériques

Mécanique non linéaireVibrationsEtc.

Mécanique des structures

Résistance des matériauxSolutions approchées sur la

base de simplifications

géométriques

0 - 1 - 4CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Cours de tronc commun � Axes stratégiques de la Faculté des Sciences

appliquées

– Ingénierie et santé– Ingénierie et développement durable

– Ingénierie du calcul (modélisation et simulation)

0 - 1 - 5CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Objet de la mécanique des structures� Concevoir les structures

– Aptitude au service

� Dimensionner les structures– Rechercher les formes et les dimensions à donner

à des éléments structuraux qui leur donne une aptitude au service satisfaisante

0 - 1 - 6CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

‘Outils’ de la mécanique des structures� Lois de la mécanique

• MECA-H-101 : statique appliquée• CNST-H-200 : mécanique du solide déformable

� Caractérisation expérimentale des matériaux• Illustrée au cours

� MAIS …– hypothèses simplificatrices– art de l’ingénieur

0 - 1 - 7CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Champ d’applications• construction et architecture (génie civil ou bâtiments)• mécanique (machines, moteurs, avions)• chimie (réservoirs, chaudières)• électricité (câbles, pylônes, centrales)• physique (physique du solide)• matériaux (physique des matériaux)• biomédical (tissus vivants, prothèses)• ….

0 - 1 - 8CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Construction et architecture

Viaduc de Millau, 2004Credits: Nicolas Janberg [Structurae, 2006]

Purj Dubai, prévu 2008Credits: 2005 - Emaar PJSC

0 - 1 - 9CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Vibrations� Étude de la passerelle Collegebrug

(Ney & Partners)

F

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

1,65 1,75 1,85 1,95 2,05 2,15 2,25

LIMITE

Réponse dynamique sous action de piétonsCalculs non linéaires avec amortissement

0 - 1 - 10CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Constructions mécaniques

Simulation d’un crash-testhttp://www.esi-group.com/Products/Crash

Analyse structurale d’un châssis automobilehttp://www.mscsoftware.com/

0 - 1 - 11CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Automobile

Développement de nouveaux aciers à haute résistanceProjet ACIETRIP

financé par la Région wallonne[Furnémont, 2003]

0 - 1 - 12CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

� Vibroacoustique

Interactions fluide-structure

0 - 1 - 13CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

AéronautiqueAirbus A380http://fr.wikipedia.org/wiki/Airbus_A380, 2006

Snecma CFM56-3 aeroengine, which covers all 3 ratings for the Boeing 737-300, -400 and -500 aircraft © 2002, Snecmahttp://www.eurostir.co.uk/eurostir_snecma.html

0 - 1 - 14CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Réservoirs et canalisations

http://www.actewagl.com.au/education/water/transport.aspx

0 - 1 - 15CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Silos

http://www.kotzur.com/commercial.html

0 - 1 - 16CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Infrastructures de production d’énergie

http://college.lakanal.free.fr/qcm/afficher.php?nomqcm=achbprieto

http://www.greenpeace.org/

0 - 1 - 17CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

contraintes de von Mises dans l'oscontraintes de von Mises dans l'os

maillagesmaillagesdues à dues à l'implantl'implant

soussouschargecharge

pression de contact pression de contact prothèse / osprothèse / os

Biomécanique : prothèse fémorale

0 - 1 - 18CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

But du cours– Le cours a pour but de développer les compétences

suivantes :• Résoudre des problèmes complexes de mécanique des structures• Élaborer la démarche de conception des structures à partir de

modèles simplifiés• Maîtriser les exigences de la sécurité structurale• Analyser des situations de structures réelles• Vérifier le dimensionnement de structures réelles• Maîtriser le fonctionnement structural des poutres• Maîtriser le calcul linéaire élastique des poutres• Etre capable d’expliquer le comportement non linéaire des poutres• Maîtriser la notion de flambement et être capable d’expliquer les

instabilités• Maîtriser les limites des modèles proposés

0 - 1 - 19CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Plan du cours� 1ère partie : généralités

– I.1 à I.3 : Rappels de mécanique des solides déformables

� 2ème partie : mécanique des structures et RDM– II.1 Sécurité structurale

• déterministe vs. probabiliste (états limites)

– II.2 Schéma statique• actions sur les structures• appuis et liaisons• éléments structuraux

– II.3 Cas particulier : la poutre• définition, sollicitations (éléments de réduction)

0 - 1 - 20CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Plan du cours� Analyse élastique

– II.4 Traction et compression pures– II.5 Flexion pure– II.6 Flexion simple (cisaillante)– II.7 Flexion oblique (gauche)– II.8 Flexion composée– II.9 Introduction à la torsion (torsion uniforme)– II.10 Travaux virtuels et calcul des déplacements

0 - 1 - 21CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Plan du cours� Propriétés mécaniques des matériaux

– II.11 Essais en laboratoire et modèles constitutifs

� Introduction à l’analyse limite– II.12 Traction plastique– II.13 Flexion plastique

� Instabilités– II.14 Flambement élastique

0 - 1 - 22CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Renseignements pratiques� Localisation :

– Service Construction, Architecture et Urbanisme, (BATir), Bât C, 87 Av. Buyl, 4ème niveau

� Serveur Web : http://www.ulb.ac.be/smc– transparents disponibles en PDF

• À télécharger (.pdf, 2 dias/page, ↑ 10 Mo)

– pages de commentaires• À consulter en cas de besoin (.pdf, 1 dia/page)

� e-mail : philippe.bouillard@ulb.ac.be

0 - 1 - 23CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Organisation du cours� Cours oral = 2 ECTS

– 12 cours de 2h, si possible interactifs– mise en perspective, tout n’est pas exposé– dias commentées + consulter des ouvrages !

� Séances d’exercices = 2 ECTS– 12 séances de 2h sur les thèmes principaux– applications illustratives et concrètes

0 - 1 - 24CNST-H-300 - Mécanique des structures et résistance des matériaux Introduction

Organisation des évaluations� Modalités d’examen

– consulter les modalités de l’examen sur le web– janvier : – août :

• examen écrit (th. 50% + ex. 50%), PAS D’ORAL

– théorie avec formulaire, exercices avec un résumé personnel de max. 3 pages R/V