Ingénierie des structuresL'ingénierie des structures est un domaine de l'ingénierie et plus particulièrement du génie civil, traitant de la stabilité des constructions (conception et de l'analyse des structures). Une structure est soumise à différentes actions, permanentes ou variables dans le temps, statiques ou dynamiques, de nature mécanique ou thermique, et sa conception vise à satisfaire certains critères vis-à-vis de ces actions : Sécurité : sa résistance, son équilibre et sa stabilité doivent être assurés avec une probabilité choisie ; Performance : son fonctionnement et le confort associés doivent être garantis pour une durée suffisante ; Durabilité : la dégradation de la structure dans le temps doit être limitée et maîtrisée pour satisfaire les deux premiers critères.
Structural mechanicsStructural mechanics or mechanics of structures is the computation of deformations, deflections, and internal forces or stresses (stress equivalents) within structures, either for design or for performance evaluation of existing structures. It is one subset of structural analysis. Structural mechanics analysis needs input data such as structural loads, the structure's geometric representation and support conditions, and the materials' properties. Output quantities may include support reactions, stresses and displacements.
Calcul des structures et modélisationLe calcul des structures et la modélisation concernent deux domaines distincts : d'une part les applications spécifiques au patrimoine architectural, mobilier et naturel et d'autre part les applications industrielles. Le calcul des structures et leur modélisation est utilisé dans les domaines : de la conservation et mise en valeur du patrimoine architectural, mobilier et naturel, dans le cadre de missions d’assistance à la maître d’œuvre ou au maître d’ouvrage permettant d’arrêter un programme de travaux, d’applications industrielles.
Déformation d'un matériauLa déformation des matériaux est une science qui caractérise la manière dont réagit un matériau donné quand il est soumis à des sollicitations mécaniques. Cette notion est primordiale dans la conception (aptitude de la pièce à réaliser sa fonction), la fabrication (mise en forme de la pièce), et le dimensionnement mécanique (calcul de la marge de sécurité d'un dispositif pour éviter une rupture). La capacité d'une pièce à se déformer et à résister aux efforts dépend de trois paramètres : la forme de la pièce ; la nature du matériau ; des processus de fabrication : traitement thermique , traitement de surface, etc.
Mécanique (technique)La mécanique en tant que technique ou activité industrielle, est l'ensemble des activités, méthodes et techniques liées à la conception de structures (charpentes, coques, bâtis), machines ou de mécanismes. Ces activités regroupent l'étude, la conception, la fabrication, la maintenance et la déconstruction de toute structure ou dispositif (moteurs, véhicules) produisant ou transmettant un mouvement, une force, ou une déformation.
Résistance des matériauxvignette|Essai de compression sur une éprouvette de béton, une pression croissante est appliquée verticalement sur l'échantillon pendant que deux appareils mesurent les déformations longitudinales et transversales de l'éprouvette. vignette|À l'issue du test, l'éprouvette s'est rompue. Notez la cassure longitudinale. La résistance des matériaux (RDM) est une discipline particulière de la mécanique des milieux continus, permettant le calcul des contraintes et déformations dans les structures des différents matériaux (machines, génie mécanique, bâtiment et génie civil).
Science des matériauxLa science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie structurale et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent (métaux, polymères, semi-conducteurs, céramiques, composites, etc.). Elle se focalise sur l'étude des principales caractéristiques des matériaux, ainsi que leurs propriétés mécaniques, chimiques, électriques, thermiques, optiques et magnétiques. La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.
Deformation (engineering)In engineering, deformation refers to the change in size or shape of an object. Displacements are the absolute change in position of a point on the object. Deflection is the relative change in external displacements on an object. Strain is the relative internal change in shape of an infinitesimally small cube of material and can be expressed as a non-dimensional change in length or angle of distortion of the cube. Strains are related to the forces acting on the cube, which are known as stress, by a stress-strain curve.
Structural engineerStructural engineers analyze, design, plan, and research structural components and structural systems to achieve design goals and ensure the safety and comfort of users or occupants. Their work takes account mainly of safety, technical, economic, and environmental concerns, but they may also consider aesthetic and social factors. Structural engineering is usually considered a specialty discipline within civil engineering, but it can also be studied in its own right.
Structural integrity and failureStructural integrity and failure is an aspect of engineering that deals with the ability of a structure to support a designed structural load (weight, force, etc.) without breaking and includes the study of past structural failures in order to prevent failures in future designs. Structural integrity is the ability of an item—either a structural component or a structure consisting of many components—to hold together under a load, including its own weight, without breaking or deforming excessively.
Module de YoungLe module de Young, module d’élasticité (longitudinale) ou module de traction est la constante qui relie la contrainte de traction (ou de compression) et le début de la déformation d'un matériau élastique isotrope. Dans les ouvrages scientifiques utilisés dans les écoles d'ingénieurs, il a été longtemps appelé module d'Young. Le physicien britannique Thomas Young (1773-1829) avait remarqué que le rapport entre la contrainte de traction appliquée à un matériau et la déformation qui en résulte (un allongement relatif) est constant, tant que cette déformation reste petite et que la limite d'élasticité du matériau n'est pas atteinte.
Loi de HookeEn physique, la loi de Hooke modélise le comportement des solides élastiques soumis à des contraintes. Elle stipule que la déformation élastique est une fonction linéaire des contraintes. Sous sa forme la plus simple, elle relie l'allongement (d'un ressort, par exemple) à la force appliquée. Cette loi de comportement a été énoncée par le physicien anglais Robert Hooke en 1676. La loi de Hooke est en fait le terme de premier ordre d'une série de Taylor. C'est donc une approximation qui peut devenir inexacte quand la déformation est trop grande.
Matériauvignette|Grandes classes de matériaux. Les matériaux minéraux sont des roches, des céramiques ou des verres. Les matériaux métalliques sont des métaux ou des alliages. Un matériau est toute matière utilisée pour réaliser un objet au sens large. Ce dernier est souvent une pièce d'un sous-ensemble. C'est donc une matière sélectionnée à l'origine en raison de propriétés particulières et mise en œuvre en vue d'un usage spécifique.
Méthode des éléments finisEn analyse numérique, la méthode des éléments finis (MEF, ou FEM pour finite element method en anglais) est utilisée pour résoudre numériquement des équations aux dérivées partielles. Celles-ci peuvent par exemple représenter analytiquement le comportement dynamique de certains systèmes physiques (mécaniques, thermodynamiques, acoustiques).
Bras manipulateurvignette|Bras manipulateur d'un robot industriel Kuka en 2003. Un bras manipulateur est le bras d'un robot généralement programmable, avec des fonctions similaires à un bras humain. Les liens de ce manipulateur sont reliés par des axes permettant, soit de mouvement de rotation (comme dans un robot articulé) et/ou de translation (linéaire) de déplacement. Dans le cas d'une imitation complète d'un bras humain, un bras manipulateur a donc de rotation et de translation sur son élément terminal.
Montre mécaniqueLa montre à mouvement mécanique, ou montre mécanique, est une montre dont l'énergie est fournie par un ressort spiral enroulé dans un barillet. La mise en tension du ressort appelée remontage peut être réalisé manuellement ou de manière automatique grâce aux mouvements du porteur de la montre. Elle est composée du mouvement et de l'habillage. Jusqu'à l'apparition des montres à quartz munies de piles ou de batteries à la fin des années 1960 toutes les montres étaient mécaniques. vignette|Diagramme animé du mécanisme d'une montre.
Montre (horlogerie)vignette|Romanson montre-bracelet. vignette|Fond transparent d'une montre Zenith laissant apparaître le mouvement de la montre. Une montre est un instrument de mesure du temps qui se porte sur soi. Une montre diffère d’une horloge, d’une pendule ou de tout autre instrument de mesure du temps par le fait qu’elle peut être emportée lors de déplacements sans que son fonctionnement soit altéré. Le terme montre provient de la combinaison de deux définitions : « Boîte vitrée dans laquelle les orfèvres et les bijoutiers mettent leurs marchandises, afin qu'on les voie sans pouvoir y toucher.
Robotique industriellevignette|droite|Un robot industriel Kawasaki FS-03N, robot de soudage La robotique industrielle est officiellement définie par l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) comme étant un système commandé automatiquement, multi-applicatif, reprogrammable, polyvalent, manipulateur et programmable sur trois axes ou plus. Les applications typiques incluent les robots de soudage, de peinture et d'assemblage. L'avantage de la robotique industrielle est sa rapidité d'exécution et sa précision ainsi que la répétition de cette précision dans le temps.
Robot end effectorIn robotics, an end effector is the device at the end of a robotic arm, designed to interact with the environment. The exact nature of this device depends on the application of the robot. In the strict definition, which originates from serial robotic manipulators, the end effector means the last link (or end) of the robot. At this endpoint, the tools are attached. In a wider sense, an end effector can be seen as the part of a robot that interacts with the work environment.
Finite element method in structural mechanicsThe finite element method (FEM) is a powerful technique originally developed for numerical solution of complex problems in structural mechanics, and it remains the method of choice for complex systems. In the FEM, the structural system is modeled by a set of appropriate finite elements interconnected at discrete points called nodes. Elements may have physical properties such as thickness, coefficient of thermal expansion, density, Young's modulus, shear modulus and Poisson's ratio.
