M2 Mechanics of Materials for Engineering and Integrity of Structures

Véronique Aubin, Professeur des universités, CNU60, CentraleSupélec.

This course aims to enable students to use tensor computation and continuous media mechanics independently within the limited framework of linear elastic behaviour so that they can then understand the MAGIS master courses and develop their ability to use more complex constitutive laws and simulate the response of structures in more generic cases.

Part 2 Continuum mechanics
Chapter 1: Kinematics of continuous media
Body, configuration and movement - Physical and spatial descriptions
Hardware derivatives, speed and acceleration
Deformation gradient, deformation tensors and invariants - Polar decomposition,
Changes in volume and area - Mass conservation - Distortion
Homogeneous deformations and rigid body movement
Linearized kinematics - Small displacements and linearized deformation tensor
Deformation rate
Objectivity of kinematic quantities

Chapter 2: Stress and equilibrium
Volumetric and contact forces - Cauchy's postulate
Equations of equilibrium in a continuous medium
Properties of the Cauchy stress tensor - Deviatoric and volumic stress
Examples of stress conditions
Piola-Kirchhoff Stress Tensors
Objectivity of constraints - Principle of virtual work

Chapter 3: Elasticity and applications
Reminders on linear and infinitesimal elasticity
Tensor of elasticity in material and spatial representation
Examples of applications.

Simmonds J.G., A Brief on Tensor Analysis, 2nd edn, Springer-Verlag, New York, 1994 Botsis J. et Deville M., Mécanique des milieux continus: une introduction, Presses Universitaires Romandes, 2005 Curnier A., Mécanique des solides déformables (Tome 1), Presses Universitaires Romandes, 2004 Bonet J. and Wood R. D., Nonlinear continuum mechanics for finite element analysis, Cambridge University Press, 2000 Holzapfel G.A., Nonlinear Solid Mechanics, John Wiley & Sons, LTD, 2000 Fung Y. C. and Pin Tong, Classical and computational solid mechanics, World Scientific Publishing Co

Septembre.

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Anne-Françoise Gourgues-Lorenzon (Professor, MINES ParisTech).

This course aims at refreshing the students with fundamentals of materials science, in order for them to understand tight relationships between microstructure and properties of materials. These relationships will be intensively addressed during the rest of the Master curriculum.

3h per course (half a day). Interactive course and exercises are practiced in the same session.

Course 1: Introduction to materials. Atomic bonding, glass transition, crystal structure, solid solutions, grains , phases, associated to examples of resulting properties. Miller indices. Defects: point defects, dislocations, interfaces andinterfacial energy, inclusions, porosity, associated properties. Comparisons between families of materials.
Course 2: Thermodynamics: the two principles, chemical potential, variance, phase equilibria, binary diagrams, leer rule. Thermodynamics of interfaces, thermokinetics: homogeneous and heterogeneous nucleation, critical size of nuclei, growth. Diffusionless and diffusive transformations.
Course 3: Manufacturing of inorganic materials. Missions of manufacturer, steelmaking, foundry and solidification, related defects, manufacturing of cementitious materials, manufacturing of glass.
Course 4: Strength and heat treatments. Fe-C diagram, TTT and CCT diagrams, resulting microstructures in steels. Heat treatments of precipitation-strengthened Al alloys. Strengthening mechanisms: solid solution strengthening, precipitation, grain boundaries, work hardening.
Course 5: Polymer processing and microstructure. Macromolecules, synthesis of macromolecules, atomic bonding in polymers, tacticity, conformation, random coils, crystal structure, crystal platelets, spherulites, mechanical behaviour; glassy, viscoelastic, rubbery, viscous fluid; the particular case of semi-crystalline polymers.

General knowledge in solid physics; some crystallography would be useful. Thermally-activated phenomena (Arrhenius equation). General knowledge in thermodynamics.

D.R.H. Jones, M. Ashby, Engineering Materials (vol. 1, vol. 2) Butterworth-Heinemann (also in French).

Septembre.

GIF-SUR-YVETTE

Véronique Aubin, Professeur des universités, CNU60, CentraleSupélec.

This course aims to enable students to use tensor computation and continuous media mechanics independently within the limited framework of linear elastic behaviour so that they can then understand the MAGIS master courses and develop their ability to use more complex constitutive laws and simulate the response of structures in more generic cases.

Part 1 - Tensor algebra and tensor analysis
Tensor algebra, invariants, tensor functions, gradient, divergence and derivative, integrative theorems.

Simmonds J.G., A Brief on Tensor Analysis, 2nd edn, Springer-Verlag, New York, 1994 Botsis J. et Deville M., Mécanique des milieux continus: une introduction, Presses Universitaires Romandes, 2005 Curnier A., Mécanique des solides déformables (Tome 1), Presses Universitaires Romandes, 2004 Bonet J. and Wood R. D., Nonlinear continuum mechanics for finite element analysis, Cambridge University Press, 2000 Holzapfel G.A., Nonlinear Solid Mechanics, John Wiley & Sons, LTD, 2000 Fung Y. C. and Pin Tong, Classical and computational solid mechanics, World Scientific Publishing Co

Septembre.

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Catherine Colin PRAG ENS Paris-Saclay.

The teaching unit aims at learning the main methods and tools for communicating scientific works in English for non anglophone students and in French for anglophone students.

Basics in english - Bases en français.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Andrea Barbarulo, Filippo Gatti, Camille Gandiolle, Jan Neggers.

Format cours-TD-TP numériques.

Cette unité d’enseignement porte sur les méthodes de numériques en calcul des structures et mécaniques des matériaux. Le cours est divisé en deux grandes parties : (i) Calcul des structures en non-linéaire, (ii) formulation et mise en pratique des lois de comportements complexes dans les codes de calcul des structures. Les objectifs du cours sont donc (i) de fournir aux élèves les bases nécessaires pour réaliser et maîtriser les calculs de structures (principalement en employant la méthode des éléments finis) et (ii) de pouvoir implanter dans un code de calcul une loi de comportement.
1) méthodes numériques
2) méthode des éléments finis
3) application des éléments finis en linéaire et non linéaire.

Algèbre non linéaire.

- Hughes, T. J. R. Finite Element Method - Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis - Éléments finis: théorie, applications, mise en oeuvre - A. Ern - The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor.

Septembre - Octobre - Novembre.

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Desmorat, Rodrigue, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Billardon, René, Messier-Bugatti-Dowty, Safran group Lavernhe, Karine, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay Poncelet, Martin, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay.

Cours 1 - Thermo-élasticité isotrope et anisotrope. Cours 2 - Thermodynamique des milieux continus sans variables internes. Equation de la chaleur. Application à la thermo-élasticité. TD 1 : Calcul tensoriel pour la mécanique des milieux continus. Cours 3 - Viscoélasticité. TD 2 : Elasticité anisotrope. Cours 4 - Thermodynamique des milieux continus à variables internes. Cours 5 - Invariants des contraintes. Critères. TD 3 : Viscoélasticité. Cours 6 - Thermo-élastoplasticité : phénoménologie, mécanismes, modélisation 1D. TD 4 : Critères. Plasticité anisotrope. Cours 7 - Thermo-élastoplasticité, modélisation 3D TD 5 : Elastoplasticité 1D. Cours 8 - Différents modèles de comportement thermo-élastoplastique. Identification des paramètres. TD 6 :Plaque mince en composite stratifié UD. Cours 9 - Thermo-élasto-viscoplasticité. TD 7 : Viscoplasticité 1D. Cours 10 - Endommagement continu. Thermodynamique de la rupture. TD 8 : Elastoplasticité sous chargement non-proportionnel.

L'objectif final est de présenter dans le cadre de la thermodynamique des milieux continus à variables internes les principaux modèles
utilisés pour décrire les grandes classes de comportement des matériaux sous sollicitations thermomécaniques – tout au long de son cycle de vie.
Compétences :
Acquérir les connaissances permettant de choisir, d'identifier et éventuellement de développer, le modèle le mieux adapté pour décrire le comportement thermomécanique des matériaux solides lors de la simulation numérique des procédés de fabrication ou de la tenue en service des structures.
Compétences complémentaires :
Modéliser le comportement nonlineaire des matériaux, ce dans un cadre thermodynamique.
Applications
Les secteurs d'applications sont l'aéronautique et l'aérospatiale, l'énergie, l'automobile et le génie civil.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaitre et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009. Mechanics of solid materials, J. Lemaitre et J.L. Chaboche, Cambridge Univ. Press, 1994. Mécanique non-linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.L. Chaboche, S. Forest, Hermès, 2001. Advanced Fracture Mechanics, M. Kanninen, C. Popelar, Oxford University Press, 1985.

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

Favier, Véronique, Professeur des Universités, CNU60, ENSAM Pommier, Sylvie, Professeur des Universités, CNU60, ENS-ParisSaclay Fayolle Bruno, Professeur des Universités, CNU33, ENSAM Creton, Costantino, Directeur de Recherche CNRS, ESPCI Forest, Samuel, Directeur de Recherche CNRS, Mines ParisTech Gatti, Ricardo, Chargé de Recherche CNRS, ONERA Forest, Samuel, DR CNRS 9, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech).

Séance 1 : Polymères, cours Introduction générale aux macromolécules. Séance 2 : Polymères, Equivalence temps-température, visco-élasticité et hyperélasticité, influence de la température sur le comportement mécanique des polymères Séance 3 : Mécanismes de plasticité et de rupture des polymères … Séance 4 : Métaux, cours et TD Introduction générale sur le comportement des métaux. Séance 5 : Métaux, cours et TD Dislocations: Paradoxe de Taylor et dislocations Séance 6 : Métaux, cours et TD Durcissement Séance 7 : Métaux, cours et TD Vitesse de déformation Séance 8 : Matériaux à longueur interne, cours Matériaux nano-structurés et nano-objets. Séance 9 : Matériaux à longueur interne, Dislocations. Séance 10 : Matériaux à longueur interne dynamique des dislocations.

Cette unité d’enseignement a pour objectif d’éclairer les relations entre la microstructure des matériaux et leurs propriétés mécaniques. C’est un domaine interdisciplinaire au carrefour de la mécanique et de la physique. En effet, le comportement mécanique d’un matériau, autrefois caractérisé et modélisé essentiellement à l’échelle macroscopique (l’échelle de l’objet, la pièce) l’est de plus en plus à des échelles multiples car il découle de mécanismes physiques se produisant à des échelles allant de l’échelle atomique (10-10m), jusqu’à l’échelle de la microstructure (10-4 m). Bien comprendre ces mécanismes permet de modéliser de manière plus pertinente le comportement des matériaux et également de créer des matériaux nouveaux aux propriétés optimales pour une application donnée. On s’intéressera ici plus particulièrement aux cas des matériaux métalliques, polymères et des matériaux à longueur interne (matériaux nanostructurés, mousses métalliques ou os exemple).

Notion de mécanique et de physique des matériaux.

D. François, A.Pineau, A. Zaoui, (1993), Comportement mécanique des materiaux, tomes 1 et 2, Hermes, Paris - D. François, A.Pineau, A. Zaoui, (2012), Mechanical behaviour of materials . 1 and 2, Dordrecht : Springer. J. Friedel, (1964), Dislocations, Pergamon, Oxford. J.P. Hirth, J.Lothe, (1968), Theory of dislocations, Mac Graw Hill. D. Jaoul, (1965), Etude de la plasticité et application aux métaux, Dunod, Paris. D. Hull, J. Bacon, (1984), Introduction to dislocations, International series on materials science and technologie, Pergamon, Oxford. H. H. Kausch et col.(2001), Matériaux

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

Véronique Aubin, professeur, CentraleSupélec.

Methods and tools for bibliography investigations. Management project.

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Hubert, Olivier, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Poncelet, Martin, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay Roux, Stéphane, DR CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay Hild, François, DR CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay Castelnau, Olivier, DR CNRS, INSIS, ENSAM Morgeneyer, Thilo, Maître de recherches, Mines de Paris Richaud, Emmanuel, Maître de conférences, CNU 60, ENSAM Gandiolle, Camille, Maître de conférences, CNU 60, Centralesupelec Haghi-Ashtiani, Paul, IR CNRS, INSIS, Centralesupelec Bonnet, Marc, IE CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay.

Cours: Essais mécaniques pour l'étude du comportement mécanique des matériaux (machine, PID) Mesure et capteurs (principe de mesure, conditionnement, numérisation) Plans d'expérience Mesure de champs – corrélation d'images numériques 2D/3D Méthodes numériques – identification de champs de propriétés Techniques d’analyse de la microstructure des matériaux (microscopie, diffraction des rayons X) TPs: traction (élasticité,plasticité), thermomécanique, endommagement; traitements thermiques; corrélation d'images; ATD/DSC; fabrication additive; analyses métallurgiques, microscopie optique/MEB/MET; diffraction des électrons.

La résolution d'un problème mécanique des matériaux nécessite souvent la connaissance précise des lois de comportement, ou plus généralement des propriétés de la matière. Les modes de sollicitation et/ou les techniques de mesures dépendent des propriétés recherchées. Elles conditionnent aussi bien la machine, l’éprouvette, la (ou les) technique(s) de mesure(s), tout comme les algorithmes d’identification ou encore les techniques de caractérisation microstructurale à mettre en jeu. Ce cours se propose à la fois d'apporter aux étudiants une connaissance des outils de caractérisation “ classiques ” d’un laboratoire d’essais, et de les familiariser aux méthodes d'identification modernes du comportement des matériaux à travers les mesures de champs (en particulier cinématique), 1D, 2D, 3D et 4D. L’accent sera mis spécialement sur les travaux pratiques, dont la réalisation, l’analyse des résultats et la rédaction feront l’objet d'une évaluation par les enseignants du module. Un examen permettra d'apprécier la culture acquise dans le domaine des techniques expérimentales par l'étudiant au cours du semestre.

Compétences :
Acquérir les connaissances et compétences techniques associés à des outils classiques et modernes de mesure du comportement au sens large des matériaux
Compétences complémentaires :
Corrélation d'images numériques, microscopie (optique, MEB), diffraction des rayons X. Apprentissage de l’ensemble (analyse, rédaction et synthèse), indispensable à la formation des chercheurs et des cadres de haut niveau.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique, métallugie (bases).

Grédiac, M., Hild, F. (éditeurs). Mesures de champs et identification en mécanique des solides. Traité MIM. Hermes. 2011. Grédiac, M., Hild, F. (éditeurs). Full-field measurements and identification in solid mechanics (edited) Publisher ISTE / Wiley. 2013 F. Hild, S. Roux. Digital image correlation, in Optical Methods for Solid Mechanics. A Full-Field Approach, ed. by P. Rastogi, E. Hack (Wiley-VCH, Weinheim, 2012), pp. 183-228. Benard, J., Michel A, Philibert J., Talbot J., (1984). Métallurgie générale, ed. Masson (France). Cullity B.D.,(2rd edition 1976), Elements of X-Ray Diffraction

Septembre - Octobre - Novembre.

EVRY - GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Hubert, Olivier, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Poncelet, Martin, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay Roux, Stéphane, DR CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay Hild, François, DR CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay Castelnau, Olivier, DR CNRS, INSIS, ENSAM Morgeneyer, Thilo, Maître de recherches, Mines de Paris Richaud, Emmanuel, Maître de conférences, CNU 60, ENSAM Gandiolle, Camille, Maître de conférences, CNU 60, Centralesupelec Haghi-Ashtiani, Paul, IR CNRS, INSIS, Centralesupelec Bonnet, Marc, IE CNRS, INSIS, ENS Paris-Saclay.

Courses: Experiments for the study of mechanical behavior of materials (Machines, specimens, PID) Sensors and measurement (Principles of measurement, signal conditionning and numerization) Experimental plans Field Measurements – Digital Image Correlation (DIC – 2D/3D)) Numerical methods - field identification of properties Techniques for the analysis of the microstructure of materials (microscopy, X-ray diffraction) Tutorials: tensile strengthening (elasticity, plasticity), thermomechanical, damage; heat treatments; image correlation; DTA / DSC; additive manufacturing; metallurgical analyzes, optical microscopy / SEM / TEM; electron diffraction.

Solving a problem related with the mechanics of materials usually requires a precise knowledge of the material constitutive behaviour, and more generally of the basics properties of the material. The property that is aimed at being characterized determines the machine, the shape of the sample, the measurements techniques and also the identification algorithms. This course provides an overview of the classical experimental techniques employed in a material testing laboratory. It also aims at providing an insight into the development of advanced experimental methods, in particular full field measurements (especially kinematic), 1D, 2D, 3D et 4D. And finally it aims also at providing essential working methods that are required in the field of testing, such as estimating the uncertainties and the errors of data sets, or data fields, the spatial or temporal resolution etc... Emphasis will be placed on tutorial work, whose completion, analysis of results and writing will be evaluated by the teachers of the course. An exam will assess the culture acquired in the field of experimental techniques by the student during the semester.

Skills:
Acquire the technical knowledge and skills associated with traditional and modern tools for measuring the behavior of materials
Complementary skills :
Digital Image Correlation, microscopy (optical, SEM, TEM), X-ray diffraction; All Learning (analysis, writing and synthesis) essential for the training of researchers and senior executives.

Continuum mechanics, elasticity, thermic, metallurgy (basic).

Grédiac, M., Hild, F. (éditeurs). Mesures de champs et identification en mécanique des solides. Traité MIM. Hermes. 2011. Grédiac, M., Hild, F. (éditeurs). Full-field measurements and identification in solid mechanics (edited) Publisher ISTE / Wiley. 2013 F. Hild, S. Roux. Digital image correlation, in Optical Methods for Solid Mechanics. A Full-Field Approach, ed. by P. Rastogi, E. Hack (Wiley-VCH, Weinheim, 2012), pp. 183-228. Benard, J., Michel A, Philibert J., Talbot J., (1984). Métallurgie générale, ed. Masson (France). Cullity B.D.,(2rd edition 1976), Elements of X-Ray Diffraction

Septembre - Octobre - Novembre.

EVRY - GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Desmorat, Rodrigue, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Billardon, René, Messier-Bugatti-Dowty, Safran group Lavernhe, Karine, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay Poncelet, Martin, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay.

Lecture 1 - Isotropic and anisotropic thermo-elasticity. Lecture 2 - Continuum thermodynamics without internal variables. Application to thermo-elasticity. Tutorial 1: Tensor calculus for continuum mechanics. Lecture 3 - Visco-elasticity. Tutorial 2: Elastic anisotropy. Lecture 4 - Continuum thermodynamics with internal variables. Tutorial 3: Visco-elasticity. Lecture 6 - Thermo-elastoplasticity. Tutorial 4: Yield criteria. Anisotropic plasticity. Lecture 7 - Thermo-elastoplasticity, 3D modelling. Tutorial 5: 1D elastoplasticity. Lecture 8 - Different thermo-elastoplastic models. Identification of the material parameters. Tutorial 6: Thin layered UD composite. Lecture 9 - Thermo-elasto-viscoplasticity. Tutorial 7: 1D viscoplasticity. Lecture 10 - Continuum damage. Thermodynamics of fracture. Tutorial 8 : Elastoplasticity in non-proportional loading.

The final objective is to describe, in the thermodynamics framework of continuous media with internal variable, the main constitutive equations
used to describe the classes of mechanical behaviors under thermomechanical loading – all along the lifetime.
Skills :
To get the knowledge allowing for choosing, for identifying and possibly for developping the model the best adapted to describe the thermo-mechanical behavior of solids when computing manufactering processes or when designing in-service structures.
Additional skills
To model the nonlinear mechanical behavior of materials, and this in a thermodynamics framework.
Applications
The fields of applications are aircraft/aerospace industry, energy, car industry and civil engineering.

Continuum Mechanics, elasticity, heat transfer.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaître et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009. Mechanics of solid materials, J. Lemaître et J.L. Chaboche, Cambridge Univ. Press, 1994. Mécanique non-linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.L. Chaboche, S. Forest, Hermès, 2001. Advanced Fracture Mechanics, M. Kanninen, C. Popelar, Oxford University Press, 1985.

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

Favier, Véronique, Professeur des Universités, CNU60, ENSAM Pommier, Sylvie, Professeur des Universités, CNU60, ENS-ParisSaclay Fayolle Bruno, Professeur des Universités, CNU33, ENSAM Creton, Costantino, Directeur de Recherche CNRS, ESPCI Forest, Samuel, Directeur de Recherche CNRS, Mines ParisTech Gatti, Ricardo, Chargé de Recherche CNRS, ONERA Forest, Samuel, DR CNRS 9, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech).

Session 1: Polymers, Lecture General introduction to macromolecules. Session 2: Polymers, Time-temperature equivalence Session 3: Polymers, Mechanisms of plasticity and rupture of polymers Session 4: Metals, General introduction on the behaviour of metals. Session 5: Metals, Dislocations. Session 6: Metals, Mechanisms of hardening Session 7: Metals, Crystalline plastic deformation Session 8: Internal length materials Session 9: Materials with internal length, dislocations Session 10: Materials with internal length - dynamics of dislocations.

The objective of this teaching unit is explain the relationships between the microstructure of materials and their mechanical properties. It is an interdisciplinary field mixing mechanics and physics. Before the mechanical behaviour of a material was characterized and modelled essentially at the macroscopic scale (the scale of the object, the part). It is now increasingly investigated at multiple scales because it results from physical mechanisms occurring at scales ranging from the atomic scale (10-10m) to the microstructure scale (10-4m). A good understanding of these mechanisms makes it possible to model the behaviour of materials in a more relevant way and also to create new materials with optimal properties.

Notion of mechanics and physics of materials.

D. François, A.Pineau, A. Zaoui, (1993), Comportement mécanique des materiaux, tomes 1 et 2, Hermes, Paris - D. François, A.Pineau, A. Zaoui, (2012), Mechanical behaviour of materials . 1 and 2, Dordrecht : Springer. J. Friedel, (1964), Dislocations, Pergamon, Oxford. J.P. Hirth, J.Lothe, (1968), Theory of dislocations, Mac Graw Hill. D. Jaoul, (1965), Etude de la plasticité et application aux métaux, Dunod, Paris. D. Hull, J. Bacon, (1984), Introduction to dislocations, International series on materials science and technologie, Pergamon, Oxford. H. H. Kausch et col.(2001), Matériaux

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

Andrea Barbarulo Filippo Gatti Camille Gandiolle Jan Neggers.

Format cours-TD-TP numériques.

This teaching unit focuses on numerical methods for calculating the structures and mechanics of materials. The course is divided into two main parts: (i) Calculation of non-linear structures, (ii) formulation and implementation of complex behavioural laws in structure calculation codes. The objectives of the course are therefore (i) to provide students with the necessary foundations to perform and master structural calculations (mainly by using the finite element method) and (ii) to be able to implement a law of behaviour in a calculation code.

1) numerical methods
2) finite element method
3) linear and non-linear application of finite elements.

Non linear algebra.

- Hughes, T. J. R. Finite Element Method - Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis - Éléments finis: théorie, applications, mise en oeuvre - A. Ern - The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor.

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

Sylvie Pommier, professeur, ENS Paris-Saclay.

Tools for bibliography investigations and Management project.

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Catherine Colin PRAG ENS Paris-Saclay.

The teaching unit aims at learning the main methods and tools for communicating scientific works in English for non anglophone students and in French for anglophone students.

Basics in english - Bases en français.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Desmorat, Rodrigue, Professeur, CNU 60, ENS-Paris Saclay Hild, François, DR CNRS 9, ENS-Paris-Saclay Mazière, Matthieu, Professeur, CNU 60, Mines ParisTech.

To give a review of damage models for different materials (metal and alloys, concrete and glass, composites, elastomers) and different applications (e.g. rupture under monotonic loading conditions, fatigue). To give the fundamentals for the numerical implementation of constitutive damage models.

A- Probabilistic description: Probabilistic description of the degradation and failure of brittle and quasi-brittle materials. Analysis of the transition between single and multiple fragmentation. Introduction to Poisson point processes. Weibull model. Damage models describing multiple cracking.
B- Phenoménological model in thermodynamics framework Marigo and Mazars damage models Lemaitre type damage models : effective stress concept, stored energy damage threshold, damage evolution laws, isotropy / induced anisotropy (damage tensors). Different behavior in tension and in compression. Micro-defect closure effect or quasi-unilateral conditions. General thermodynamics framework for hysteresis, fatigue and damage
C- Gurson type models GTN model for ductile failure.
Gurson-Rousselier-Lemaitre unified thermodynamics approach
D- Localization et instabilities Bifurcation analysis. Perturbation analysis. Regularisation and nonlocal models.

Continuum mechanics, elasticity, plasticity, visco-plasticity.

Mechanics of Solid Materials, J. Lemaitre, Cambridge University Press, 1990 (3e Ed. 2009). A Course on Damage Mechanics, J. Lemaitre, Springler-Verlag,1992. Engineering Damage Mechanics: Ductile, Creep, Fatigue and Brittles Failures, J. Lemaitre and R. Desmorat, Springer, 2005. Mécanique non linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.-L. Chaboche, S. Forest, Hermès-Lavoisier, 2001. Continuum Damage Mechanics of Materials and Structures,Allix, O., Hild, F. (éditeurs). Elsevier. 2002.

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Federica Daghia, Maître de Conférences, ENS Paris-Saclay Lucien Laiarinandrasana, Directeur de Recherche, Mines ParisTech, PSL Sebastien Joannes, Chargé de Recherche, Mines ParisTech, PSL Cristian OVALLE, Chargé de Recherche, Mines ParisTech, PSL.

The aim of the course is to discover the damage and fracture mechanics approaches for polymers and composites, in particular incorporating the effect of large and viscoplastic deformations. Damage and fracture mechanisms in link with the material microstructure will be presented. Models for degradation of polymer matrix composite laminates are presented.
Fracture mechanics applied to polymers: limitations of linear elastic fracture mechanics due to large transformations, viscoelastic and viscoplastic behaviour and non-linearities.
Deformation and damage mechanisms in polymers classes in link with their microstructure observed by fractography and 3D observations.
Fracture mechanics concepts for polymers: essential work of fracture and effects of viscosity
Composites with polymer matrix: Damage and fracture at the microscopic scale of fibres and matrix
Damage models for composite laminates at the micro and mesoscale
Rubbers: Damage and fracture behaviour under monotonic loading and in fatigue including thermal considerations.

Continuum mechanics.

John A. Nairn, Polymer Matrix Composites, Chapter 13, R. Talreja and J-A. Manson, eds., in press (2000) Volume 2 of Comprehensive Composite Materials, A. Kelly and C. Zweben, eds., Elsevier Science Mechanical Behaviour of Materials Volume I : Micro- and Macroscopic Constitutive Behaviour Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 180 Volume II : Fracture Mechanics and Damage Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 191, chapter 10 François, Dominique, Pineau, André, Zaoui, André, Springer, (2012) Ladevèze, Le Dantec, Damage modelling of the elementary ply for laminated

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Thilo MORGENEYER , Maitre de Recherche, HDR, Mines ParisTech Sylvie POMMIER, Professeur, CNU 60, ENS Paris-Saclay Yoann GUILHEM, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay.

1: Introduction to LEFM. Griffith's theory, Irwin's asymptotic stress and strain fields, energy release rate and SIF. 2: Concepts of LEFM. Analysis of a tensile test on a cracked specimen. Measurement of toughness KIC. 3: SIF and non singular T stress. 4: Non-linear fracture mechanics. Crack tip plasticity at micro and meso scale. 5: 3D crack problems. Bifurcation criteria. 6: Fatigue crack growth: mechanisms in mode I. Environnement effects. Physical origin, Crack closure effects. Influence of a static shear mode or a non-singular stress on crack closure. Shear mode fatigue crack growth. Influence of friction. Bifurcation criteria. 7: Computation of the opening stress intensity factor. Prediction of the overloads and variable amplitude effects. 8: additional topics and exercices. 9: Fractographic observations and fracture tests. 10: 3D ductile or brittle crack growth modelling. Local approaches and sensitivity to mesh refinement. Level-sets and X-FEM. Cohesive Zones.

This teaching unit deals with cracks and the main fracture mechanisms that can compromise structural integrity and with available modelling approaches and their limits. It shows how fracture mechanics can allow predictions about the reliability, damage tolerance, durability and security of cracked structural components, whatever their constitutive material and geometry. Through excercice sessions, lab sessions and computer sesssions, the students learn how to recognize a fracture mechanism from fractographic observations, how to analyze service loads, how to reproduce it in lab experiments, how to compute the crack tip stress and strain fields and how to use it to predict crack paths and growth kinetics.
This teaching unit shows how fracture mechanics can allow predictions about the reliability, damage tolerance, durability and security of structural components, whatever their constitutive material and geometry. Through excercice sessions, lab sesssions and computer sesssions, the students learn how to recognize a fracture mechanism from fractographic observations, how to analyze service loads, how to reproduce it in lab experiments, how to compute the crack tip stress and strain fields and how to use it to predict crack paths and growth kinetics.

Continuum mechanics, materials.

1/ Mécanique de la rupture fragile et ductile, Jean-Baptiste Leblond, Hermes Science Publications (2003), Mechanical Behaviour of Materials Volume I : Micro- and Macroscopic Constitutive Behaviour Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 180 Volume II : Fracture Mechanics and Damage Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 191

2/ François, Dominique, Pineau, André, Zaoui, André, Springer, (2012) La simulation numérique de la propagation des fissures, S. Pommier, A. Gravouil, N. Moës, A. Combescure, Hermes Sciences Publication (2009). Fatigue of Materials, S. Suresh

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Dal, Morgan, Maître de conférence, CNU60, ENSAM Paris Bellet, Michel, Professeur, CNU 60, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech) Bienvenu, Yves, Professeur, CNU 60, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech) Favier, Véronique, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Guipont, Vincent, CR CNRS, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech).

Séance 1 : Thermodynamique – Diagramme de phase – Cinétique de la solidification – Microségrégation – Microstructure de solidification – défauts. Séance 2 : Solidification rapide et autres types de solidification. Séance 3 : Description du comportement du liquide vers le solide. Séance 4 : Procédés par projection thermique– Présentation de la technologie et de la mise en œuvre. Séance 5 : Procédés par projection thermique – Propriétés des revêtements. Séance 6 : Procédés laser – Présentation des différents procédés de fabrication additive. Séance 7 : Procédés laser – Microstructure, défauts et propriétés induites 3h Métallurgie des poudres. Séance 8 : Présentation de la technologie et de la mise en œuvre des procédés - Microstructure et propriétés induites. Séance 9 : Description des phénomènes thermiques – modélisation des sources de chaleur – Modélisation des échanges thermiques. Séance 10 : suite du CM9 et/ou mesures expérimentales et techniques d’identification.

L’objectif de ce cours est de donner des connaissances solides, aux étudiants et aux professionnels, sur les procédés de transformation à l’état « fluide » (liquide, semi-liquide et poudres) en particulier sur la fabrication additive, sur la microstructure des métaux et les mécanismes se produisant lors de ces procédés de transformation couplant des effets mécaniques et thermiques en vue (1) de mieux modéliser et simuler ces procédés de transformation et (2) de prévoir les performances mécaniques des matériaux et pièces lors de leur utilisation.

Ce cours est dédié a priori aux procédés de fabrication additive mais les illustration seront aussi étendues à tous les procédés de transformation à l’état « fluide » tels que les procédés de fonderie (moulage en sable, coulée sous pression ...), métallurgie des poudres (compaction à froid, frittage, metal injection moulding ...), procédés sans contact outil/matière par faisceaux de hautes énergies (procédés laser, procédés par projection thermique...). Les connaissances acquises pourront être directement mises en application pour une meilleure maîtrise et l’optimisation de ces procédés dans une démarche intégrée « produit- process ». Les secteurs industriels concernés sont tous ceux utilisant les procédés de transformation et préoccupés de la conséquence de ces procédés sur les propriétés d’emploi des pièces : aéronautique, transport, nucléaire, énergie, biomédical, industries mécaniques, électroménager, outillages portatifs...

Tronc commun MAGIS.

“Fundamentals of solidification”, Kurz W., Fisher D.J., 3rd Edition, Trans Tech Publications (1992) . “Solidification Processing”, M. Flemings, Mc Graw Hill. ""Cristallisation et microstructures"", G.Lesoult, dans Techniques de l’Ingénieur. “Laser Applications in Surface Science and Technology”, H.G.Rubahn, Ed J.Wiley & Sons (1999). “Thermal Plasmas Fundamentals and Applications”, Boulos M.I., Fauchais P., Pfender E., Plenum Press - Volume 1 : 452 pages. “The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings”, Anatolii Papyrin et al, Pawlowski, Lech, Wiley, 2008. “Cold Spray Technology”

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Pessard, Etienne, Maître de conférences, CNU 60, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Ammar, Amine, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Artouzoul, Julien, PRAG, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Ayed, Yassine, Maître de Conférences, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Caillaud, Aude, PRAG, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM Idriss, Tiba, Maître de Conférences, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - ENSAM.

Introduction : vers la modélisation 1 : Comment établir les bases de la modélisation multiphysique ? Exemple de couplage thermomécanique/métallurgique (CM 3H) 2 : De la géométrie de la pièce vers la simulation du procédé : maillages et aspects numériques (CM 3H) Obtention des données matériaux et identification 3 : Données matériaux : rhéologie en conditons thermomécaniques extremes (GLEEBLE) (ED 4H, TP 2H) 4 : Mise en place d’expérimentation et de simulation spécifique pour la fonderie (ED 8H) 5 : Mise en place d’expérimentation et de simulation spécifique pour la forge (ED 8H) Etude de cas industriels – Simulation et expérimentation numérique Prise en main de codes métiers ( Visual, QUICKCAST, ForgeNxT) Présentation du cas étudié Mise en données ""Expérimentation"" numérique Exploitation des simulations (critères de défauts en mise en forme : géométrie des pièces, formabilité, criques à chaud).

L’objectif de ce cours est de donner aux étudiants et aux professionnels des procédés des outils de modélisation et de simulation de procédés de mise en forme des alliages métalliques et de leur permettre d’utiliser des logiciels métiers afin de leur montrer leurs performances et leurs limites.

Compétences :
Connaître tous les procédés de transformation des alliages métalliques à l’état « fluide » tels que les procédés de fonderie (moulage en sable, coulée sous pression ...), et à l’état solide tels que la mise en forme des tôles (laminage, emboutissage, découpage...), la mise en forme des pièces massives (forgeage, filage, étirage, ...).

Compétences complémentaires :
Applications
Les connaissances acquises pourront être directement mises en application pour une meilleure maîtrise et l’optimisation de ces procédés. Les secteurs industriels concernés sont tous ceux utilisant les procédés de transformation et préoccupés de la conséquence de ces procédés sur les propriétés d’emploi des pièces : aéronautique, transport, nucléaire, énergie, biomédical, industries mécaniques, électroménager, outillages portatifs...

Mécanique des matériaux, procédés de mise en forme (forgeage, emboutissage, fonderie, soudage).

“Modélisation numérique en science & génie des matériaux », Rappaz, Michel, Bellet, Michel & Deville, Michel, Traité des Matériaux, tome 10, Presses Polytechniques & Universitaires Romandes, Lausanne (1998). « Mécanique non-linéaire des matériaux », J. Besson, G. Cailletaud, J.-L. Chaboche, and S. Forest. Hermès (2001). “Modelling of Semi Solid Processing”, edited by H. Atkinson, Verlag Publisher (2008). “Mise en forme des alliages métalliques à l’état semi-solide », édité par M. Suéry, Hermes, Lavoisier (2002).

Novembre - Décembre - Janvier.

Angers

Morel, Franck, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Desmorat, Rodrigue, Professeur, CNU 60, ENS Cachan Palin-Luc, Thierry, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Iordanoff, Ivan, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Moussa, Charbel, MA Mines, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech) Mareau, Charles, Maître de conférences, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM.

This course provides a rigorous formation for the students in physical mechanisms and induced microstructure during forming operations and machining coupling mechanical and thermal effects (1) to model and simulate these manufacturing processing and (2) to predict the in-life mechanical properties of components.

MAGIS core courses.

“Simulation of wear through mass balance in a dry contact”, Fillot, N., Iordanoff, I., Berthier, Y., Journal of Tribology 127 (1), pp. 230-237 (2005) “Thermal Study of the Dry Sliding Contact With Third Body Presence”, Richard, D., Iordanoff, I., Renouf, M., Berthier, Y., Journal of Tribology, 130, (10 pages) (2008) “Background on friction and wear”, Berthier Y., , Handbook of materials behavior models. Lemaître. Academic Press, Background on friction and wear. Vol.Chap 8. p.676 -699 (2001) “Physique et Mécanique de la mise en forme des métaux”, Ecole d’Eté d’Oléron dirigée par F. Moussy et P

Novembre - Décembre - Janvier.

Xavier Colin ENSAM Bruno Fayolle ENSAM Lucien Laiarinandrasana (Mines ParisTech).

Give to students an overview of the theroretical tools for the lifetime prediction of polymeric structures in their use conditions.
Show an application of these tools through case studies.
Tackle the issue of polymer recycling.

MAGIS core courses.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Bruno Fayolle ENSAM Alba Marcellan ESPCI Jorge Peixinho CNRS (ENSAM) Patrick Heuillet Etienne Barthel (ESPCI) Antoine Châteauminois (ESPCI) Justin Dirrenberger (CNAM) Lucien Laiarinandrasana (Mines ParisTech).

Les objectifs de cette UE sont de donner une base de connaissances du comportement des matériaux polymères permettant de les utiliser à bon escient et de sélectionner le matériau le plus adapté dans les applications où le gain de poids, la résistance à la rupture, la résistance chimique ou une combinaison de ces propriété en font des candidats de choix pour remplacer les métaux.

Tronc commun MAGIS.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Gilles Régnier, Professeur, ENSAM Cyrille Sollogoub, Professeur, CNAM Corinne Billerault, Enseignante, IFOCA Emmanuel Baranger, CR CNRS, ENS Paris-Saclay.

Show to students the particularities of processing of polymers and organic matrix composites (viscoelastic behavior, transition kinetics between states, role of micro- and nanometric reinforcements that make them composite materials).
To give them the necessary knowledge on induced micro- and nanostructures in order to understand their influence on use properties.
To show them the aplication field and limitations of simulation tools and codes.

MAGIS core courses.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

José OUTEIRO, Maître de Conférences HDR Hors Classe, CNU60, ENSAM, Cluny Guillaume FROMENTIN, Professeur des Universités, ENSAM, Cluny Jean-Philippe COSTES, Maître de Conférences HDR Hors Classe, ENSAM, Cluny Philippe LORONG, Professeur des Universités, ENSAM, Paris Mikhail GUSKOV, Maître de Conférences, ENSAM, Paris Guénael GERMAIN, Professeur des Universités, ENSAM, Angers Mehdi CHERIF, Professeur des Universités, ENSAM, Bordeaux David PRAT, Professeur Agrégé, ENSAM, Cluny.

Cours 1 - Modélisation des efforts de coupe par discrétisation d'arête. Cours 2 - Stabilité de l'opération de coupe; théorie et applications numériques. Cours 3 - Usinage de surfaces complexes sur machine 5 axes. Cours 4 - Usinage des composites : opérations d'usinage et moyens associés. Modélisation du process de coupe, Etude des endommagements induits par le process de coupe. Cours 5 - Techniques d'usinage assistées : assistance laser, assistance haute pression, assistance cryogénique et assistance vibratoire; les aspects de productivité, d’intégrité de surface et de simulation numérique. TP 1: Analyse expérimentale de la coupe : instrumentation, mesure d'effort, mesure de puissance, méthode COM, bilan energétique, identification inverse de lois de coupe. TP 2 : Applications des modélisations par approches numériques.

L'objectif de cette UE est de présenter les enjeux scientifiques et technologiques dans le domaine de l'usinage à l'échelle macroscopique.

Dans cette UE seront abordés la chaîne numérique pour l'usinage 5 axes de surfaces complexes, la stabilité de la coupe, la modélisation des efforts de coupe, l’usinage des matériaux composites et les techniques d’usinage assistées. Tout ce qui sera vu dans cette UE est généralisable à l'ensemble des techniques du procédé d'usinage, e.g. tournage, perçage, fraisage, brochage...

Fondamentaux de la coupe des métaux et notions d'usinage.

G. Germain, A. Morel, Procédés d'assistance pour l'usinage des matériaux, Les techniques de l’ingénieur, BM7035. C. Tournier, Usinage Grande Vitesse - Technologies, Modélisations et Trajectoires, Editions Dunod, 2010 M. Kaymakci ,Z.M.Kilic, Y.Altintas, Unified cutting force model for turning, boring, drilling and milling operations, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 54–55, pp. 34–45, 2012.

Novembre - Décembre - Janvier.

Gérard POULACHON, Professeur des Universités, ENSAM, Cluny Frédéric ROSSI, Maître de Conférences, ENSAM, Cluny José OUTEIRO, Maître de Conférences HDR Hors Classe, ENSAM, Cluny.

Cours 1 - Coupe, Usinage à Grande Vitesse et Modèles Analytiques : principes de la coupe orthogonale, description de la géométrie d’outil, paramètrage de la zone de coupe, Théories de Merchant et d’Albrecht, modélisation analytique des forces de coupe. Cours 2 - Thermique de la coupe : instrumentation et modèlisation. Cours 3 - Usinabilité des matériaux difficiles & interaction matériaux procédés : Phénomènes physiques autour de l’arête de coupe, arête rapportée, aspects tribologiques en coupe des métaux. Cours 4 - Modélisation et simulation numérique de la coupe par enlèvement de matière : introduction ; aspects fondamentaux sur la simulation numérique ; comportement mécanique des matériaux et lois de comportement ; frottement et lois de contact ; simulation de la formation du copeau ; conditions aux limites ; validation ; logiciels d’élément finis pour la simulation de la coupe ; exemples d’application. Cours 5 - Intégrité de surface (IS).

L'objectif est d'analyser les phénomènes thermomécaniques au voisinage de la pointe d'un outil coupant et ses consequences sur l'intégrité de la surface usinée. Ces phénomènes seront analysés aux échelles mésocopiques et microscopiques, en s'appuyant sur des observations experimentales et de la simulation numérique de la coupe.

Notions fondamentales et théorie sur la coupe par enlèvement de matière.
Usinabilité des matériaux difficiles, tels que ceux rencontrés dans les secteurs aéronautique, automobile et énergie.
Détermination des domaines de validité des paramètres de coupe pour un outil et matériau donnés.
La qualification d'outils coupants de nouvelle génération et la validation de nouvelles métallurgies de matériaux à usiner.
La mise en œuvre de la simulation numérique et des moyens expérimentaux dédiés à la compréhension des phénomènes thermiques et mécaniques de la coupe.
L'analyse de l'intégrité de surface des pièces usinées, notamment l’évaluation de l’état mécanique, métallurgique et topographique.

Fondamentaux de la coupe des métaux et notions d'usinage ; Méthods numériques; Mécanique des milieux continus ; Thermique.

M.A. Davies, T. Ueda, R. M'Saoubi, B. Mullany, A.L. Cooke, On The Measurement of Temperature in Material Removal Processes, CIRP Annals, Volume 56, Issue 2, 2007, Pages 581-604, I.S. Jawahir, E. Brinksmeier, R. M’Saoubi, D.K. Aspinwall, J.C. Outeiro, D. Meyer, D. Umbrello, A.D. Jayal, “Surface Integrity in Material Removal Processes: Recent Advances”, CIRP Annals - Manufacturing Technology, keynote paper, Vol. 60/2, pp. 603-626, 2011 J. Outeiro “Residual Stresses in Machining”, in Book “Mechanics of Materials in Modern Manufacturing Methods and Processing Technique”, Edited by V

Novembre - Décembre - Janvier.

Cluny

Morel, Franck, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Desmorat, Rodrigue, Professeur, CNU 60, ENS Cachan Palin-Luc, Thierry, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Iordanoff, Ivan, Professeur, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM Moussa, Charbel, MA Mines, École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech) Mareau, Charles, Maître de conférences, CNU 60, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers - ENSAM.

This course provides a rigorous formation for the students in physical mechanisms and induced microstructure during forming operations and machining coupling mechanical and thermal effects (1) to model and simulate these manufacturing processing and (2) to predict the in-life mechanical properties of components.

MAGIS core courses.

“Simulation of wear through mass balance in a dry contact”, Fillot, N., Iordanoff, I., Berthier, Y., Journal of Tribology 127 (1), pp. 230-237 (2005) “Thermal Study of the Dry Sliding Contact With Third Body Presence”, Richard, D., Iordanoff, I., Renouf, M., Berthier, Y., Journal of Tribology, 130, (10 pages) (2008) “Background on friction and wear”, Berthier Y., , Handbook of materials behavior models. Lemaître. Academic Press, Background on friction and wear. Vol.Chap 8. p.676 -699 (2001) “Physique et Mécanique de la mise en forme des métaux”, Ecole d’Eté d’Oléron dirigée par F. Moussy et P

Novembre - Décembre - Janvier.

Hubert, Olivier, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Lorong Philippe, Professeur des universités, CNU60, ENSAM Ranc, Nicolas, Professeur des universités, CNU60, ENSAM Guilhem, Yoann, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay.

Cours 1A : Typologie des couplages multiphysiques (locaux, globaux, fort, faibles), formulation unifiée des équations de bilan et des lois de comportement (conservation de la masse, quantité de mouvement, énergie); Diffusion chimique, chaleur, changement de phase Cours 1B : Problèmes elliptiques, paraboliques et hyperboliques (algorithmes, convergence et stabilité). Cours 2A : Résolution en différences finies, schéma explicite, implicite, theta-schéma Cours 2B : Thermomécanique de la plasticité: statique, fatigue, mesure, simulation. Cours 3A : Changement d’échelle pour la simulation des déformations libres: AMF, magnéto-mécanique, électro-mécanique. Séance projet 3B : Présentation/ choix des projets Séance projet 4 : Validation des objectifs des projets numériques, validation des formulations Séances 5-10 : Projets numériques.

L'objectif final est de proposer une typologie des problèmes multi-physiques rencontrés en mécanique des matériaux, de présenter les méthodes et algorithmes qui permettent de construire un modèle numérique associé, et de mettre en œuvre ces concepts à travers un projet numérique (couplage fort avec évolution spatio-temporelle des champs physiques modélisés).

Compétences :
1/ Acquérir les connaissances permettant de choisir, d'identifier et éventuellement de développer, le modèle le mieux adapté pour décrire un ou plusieurs couplages multiphysiques;
2/ Acquérir les connaissances permettant de choisir, d'identifier et éventuellement de développer, la méthode numérique la plus adaptée à la résolution du problème visé;
Compétences complémentaires :
- language matlab, python
- écriture d'un article scientifique
- présentation orale de ses travaux.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique, éléments de programmation.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaitre et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009. Mechanics of solid materials, J. Lemaitre et J.L. Chaboche, Cambridge Univ. Press, 1994. Mécanique non-linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.L. Chaboche, S. Forest, Hermès, 2001. Modélisation numérique en sciences et génie des matériaux, Traité des matériaux (Tome 10), M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Véronique Aubin, Professeur des universités, CNU 60, CentraleSupélec Franck Morel, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Véronique Favier, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Thierry Palin-Luc, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Lucien Laiarinondrasana, Professeur des universités, CNU 60, ENSMP Vincent Maurel, chargé de recherche, ENSMP.

1. Low-cycle fatigue
2. Crack propagation
3. High cycle fatigue
4. Giga cycle fatigue
5. Fatigue of polymers.

MAGIS courses: "Material science" "Material constitutive equations".

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Nicolas Perry/Laratte, Bertrand, ENSAM Bordeaux Lemagnen, Maud, SAFRAN Frédéric Prima/Anne Varenne, Chimie Paristech Gourgues, Anne-Françoise, Mines Paristech.

Cours 1 - Impact environnemental sociétal : quoi limiter, et dans quel but ? Cours 2 - Impact environnemental d'un produit : quelles méthodes pour l'estimer au mieux Méthodes d'évaluations multicritères / multiobjectifs et prise de décision ; Analyse de cycle de vie méthode et limites ? Cours 3 - Les matériaux : enjeux techniques, écologiques et géostratégiques Cours 4 : Recyler, réutiliser la matière procédés et technologies de récupération (séparation / tri) recyclage et remise en forme des matières premières secondaires Cours 5 - Sobriété matériaux : nouvelles approches de conception et nouveaux procédés de fabrication Cours 6 - vers une ""fabrication propre"" ? aspects fabrication propre ou sobre (en énergie / matériaux / pollutions) : Sustainable manufacturing TD 1 : Impacts environnementaux : calcul dans le cas de solutions existantes TD 2 : Optimisation de matériaux : diagrammes d'Ashby BE : Conception et optimisation d'une pièce.

L'objectif final est de présenter dans le cadre de choix et de conception de matériaux dans un cadre contraint par l'écoresponsabilité.

Compétences :
Acquérir les connaissances permettant de :
- définir les caractéristiques d'un matériau attendues,
- quantifier son impact sur l'environnement sur l'ensemble du cycle de vie du produit
- prendre en compte le cadre légal restreignant son choix
- optimiser l'utilisation du matériau.

Applications
Les secteurs d'applications sont l'aéronautique et l'aérospatiale, l'énergie, l'automobile et le génie civil.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique, chimie.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaitre et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009.

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Bastien Durand, Maître de Conférences, CNU60, ENS Paris-Saclay.

ELASTIC WAVES: - Simple tensile and compressive waves - Hydrostatic and deviatory waves in a 3D medium - Confined tensile and compressive waves - Torsion or bending waves - Tensile and compressive waves in plates - Theoritical study of the compression Hopkinson bar technique - Wave dispersion in a bar ELASTIC PLASTIC WAVES: - Piece by piece linearity - Lagrange diagrams RANKINE & HUGONIOT EQUATIONS AND COMMON EQUATIONS OF STATE: - Conservation equations - Application to elasticity - Waves in polytropic gases and in highly compressed solid materials - Application to non-compressive fluid mechanics - Foam dynamic behavior EXPERIMENTAL WORK: - Dynamic shear test on a glue joint using tensile Hopkinson bars - Strain gauge measurement processing to determine forces and velocities - Digital Image Correlation NUMERICAL WORK: - Use of a finite element software (ABAQUS-CAE) - Numerical study of elastic-plastic waves in solid materials and in foams - Numerical study of wave dispersion.

The course deals with the mechanical behavior of engineering materials (metals and foams) under dynamic loading conditions. The mechanical wave propagation study is the key of this field.
The course first gives the theoritical background necessary to understand wave propagation (characteristic method in Lagrange Diagram, Rankine & Hugoniot relations). This knowledge is relevant for future engineers and researchers working on problems that involve the dynamic loading of structures and materials.
The course also gives experimental (Hopkinson bars) and numerical (ABAQUS) abilities.
Concerned fields: energy absorption in vehicles, military applications, high-speed machining...

MAGIS core courses.

Kolsky, H., 1963, Stress Waves in Solids, Clarendon Press, Oxford. Meyers, M.A., 1994, Dynamic behavior of materials, John Wiley & Son Inc. Zhao, H., 2004, Cellular materials under impact loading, Amas-edition, Warsaw.

Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Gilles Régnier, Professeur, ENSAM Cyrille Sollogoub, Professeur, CNAM Corinne Billerault, Enseignante, IFOCA Emmanuel Baranger, CR CNRS, ENS Paris-Saclay.

Show to students the particularities of processing of polymers and organic matrix composites (viscoelastic behavior, transition kinetics between states, role of micro- and nanometric reinforcements that make them composite materials).
To give them the necessary knowledge on induced micro- and nanostructures in order to understand their influence on use properties.
To show them the aplication field and limitations of simulation tools and codes.

MAGIS core courses.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Hubert, Olivier, Professeur des universités, CNU60, ENS Paris-Saclay Lorong Philippe, Professeur des universités, CNU60, ENSAM Ranc, Nicolas, Professeur des universités, CNU60, ENSAM Guilhem, Yoann, Maître de conférences, CNU 60, ENS Paris-Saclay.

Cours 1A : Typologie des couplages multiphysiques (locaux, globaux, fort, faibles), formulation unifiée des équations de bilan et des lois de comportement (conservation de la masse, quantité de mouvement, énergie); Diffusion chimique, chaleur, changement de phase Cours 1B : Problèmes elliptiques, paraboliques et hyperboliques (algorithmes, convergence et stabilité). Cours 2A : Résolution en différences finies, schéma explicite, implicite, theta-schéma Cours 2B : Thermomécanique de la plasticité: statique, fatigue, mesure, simulation. Cours 3A : Changement d’échelle pour la simulation des déformations libres: AMF, magnéto-mécanique, électro-mécanique. Séance projet 3B : Présentation/ choix des projets Séance projet 4 : Validation des objectifs des projets numériques, validation des formulations Séances 5-10 : Projets numériques.

L'objectif final est de proposer une typologie des problèmes multi-physiques rencontrés en mécanique des matériaux, de présenter les méthodes et algorithmes qui permettent de construire un modèle numérique associé, et de mettre en œuvre ces concepts à travers un projet numérique (couplage fort avec évolution spatio-temporelle des champs physiques modélisés).

Compétences :
1/ Acquérir les connaissances permettant de choisir, d'identifier et éventuellement de développer, le modèle le mieux adapté pour décrire un ou plusieurs couplages multiphysiques;
2/ Acquérir les connaissances permettant de choisir, d'identifier et éventuellement de développer, la méthode numérique la plus adaptée à la résolution du problème visé;
Compétences complémentaires :
- language matlab, python
- écriture d'un article scientifique
- présentation orale de ses travaux.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique, éléments de programmation.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaitre et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009. Mechanics of solid materials, J. Lemaitre et J.L. Chaboche, Cambridge Univ. Press, 1994. Mécanique non-linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.L. Chaboche, S. Forest, Hermès, 2001. Modélisation numérique en sciences et génie des matériaux, Traité des matériaux (Tome 10), M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Desmorat, Rodrigue, Professeur, CNU 60, ENS-Paris Saclay Hild, François, DR CNRS 9, ENS-Paris-Saclay Mazière, Matthieu, Professeur, CNU 60, Mines ParisTech.

To give a review of damage models for different materials (metal and alloys, concrete and glass, composites, elastomers) and different applications (e.g. rupture under monotonic loading conditions, fatigue). To give the fundamentals for the numerical implementation of constitutive damage models.

A- Probabilistic description: Probabilistic description of the degradation and failure of brittle and quasi-brittle materials. Analysis of the transition between single and multiple fragmentation. Introduction to Poisson point processes. Weibull model. Damage models describing multiple cracking.
B- Phenoménological model in thermodynamics framework Marigo and Mazars damage models Lemaitre type damage models : effective stress concept, stored energy damage threshold, damage evolution laws, isotropy / induced anisotropy (damage tensors). Different behavior in tension and in compression. Micro-defect closure effect or quasi-unilateral conditions. General thermodynamics framework for hysteresis, fatigue and damage
C- Gurson type models GTN model for ductile failure.
Gurson-Rousselier-Lemaitre unified thermodynamics approach
D- Localization et instabilities Bifurcation analysis. Perturbation analysis. Regularisation and nonlocal models.

Continuum mechanics, elasticity, plasticity, visco-plasticity.

Mechanics of Solid Materials, J. Lemaitre, Cambridge University Press, 1990 (3e Ed. 2009). A Course on Damage Mechanics, J. Lemaitre, Springler-Verlag,1992. Engineering Damage Mechanics: Ductile, Creep, Fatigue and Brittles Failures, J. Lemaitre and R. Desmorat, Springer, 2005. Mécanique non linéaire des matériaux, J. Besson, G. Cailletaud, J.-L. Chaboche, S. Forest, Hermès-Lavoisier, 2001. Continuum Damage Mechanics of Materials and Structures,Allix, O., Hild, F. (éditeurs). Elsevier. 2002.

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Federica Daghia, Maître de Conférences, ENS Paris-Saclay Lucien Laiarinandrasana, Directeur de Recherche, Mines ParisTech, PSL Sebastien Joannes, Chargé de Recherche, Mines ParisTech, PSL Cristian OVALLE, Chargé de Recherche, Mines ParisTech, PSL.

The aim of the course is to discover the damage and fracture mechanics approaches for polymers and composites, in particular incorporating the effect of large and viscoplastic deformations. Damage and fracture mechanisms in link with the material microstructure will be presented. Models for degradation of polymer matrix composite laminates are presented.
Fracture mechanics applied to polymers: limitations of linear elastic fracture mechanics due to large transformations, viscoelastic and viscoplastic behaviour and non-linearities.
Deformation and damage mechanisms in polymers classes in link with their microstructure observed by fractography and 3D observations.
Fracture mechanics concepts for polymers: essential work of fracture and effects of viscosity
Composites with polymer matrix: Damage and fracture at the microscopic scale of fibres and matrix
Damage models for composite laminates at the micro and mesoscale
Rubbers: Damage and fracture behaviour under monotonic loading and in fatigue including thermal considerations.

Continuum mechanics.

John A. Nairn, Polymer Matrix Composites, Chapter 13, R. Talreja and J-A. Manson, eds., in press (2000) Volume 2 of Comprehensive Composite Materials, A. Kelly and C. Zweben, eds., Elsevier Science Mechanical Behaviour of Materials Volume I : Micro- and Macroscopic Constitutive Behaviour Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 180 Volume II : Fracture Mechanics and Damage Series : Solid Mechanics and Its Applications, Vol. 191, chapter 10 François, Dominique, Pineau, André, Zaoui, André, Springer, (2012) Ladevèze, Le Dantec, Damage modelling of the elementary ply for laminated

Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE - PARIS

Véronique Aubin, Professeur des universités, CNU 60, CentraleSupélec Franck Morel, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Véronique Favier, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Thierry Palin-Luc, Professeur des universités, CNU 60, ENSAM Lucien Laiarinondrasana, Professeur des universités, CNU 60, ENSMP Vincent Maurel, chargé de recherche, ENSMP.

1. Low-cycle fatigue
2. Crack propagation
3. High cycle fatigue
4. Giga cycle fatigue
5. Fatigue of polymers.

MAGIS courses: "Material science" "Material constitutive equations".

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Nicolas Perry/Laratte, Bertrand, ENSAM Bordeaux Lemagnen, Maud, SAFRAN Frédéric Prima/Anne Varenne, Chimie Paristech Gourgues, Anne-Françoise, Mines Paristech.

Cours 1 - Impact environnemental sociétal : quoi limiter, et dans quel but ? Cours 2 - Impact environnemental d'un produit : quelles méthodes pour l'estimer au mieux Méthodes d'évaluations multicritères / multiobjectifs et prise de décision ; Analyse de cycle de vie méthode et limites ? Cours 3 - Les matériaux : enjeux techniques, écologiques et géostratégiques Cours 4 : Recyler, réutiliser la matière procédés et technologies de récupération (séparation / tri) recyclage et remise en forme des matières premières secondaires Cours 5 - Sobriété matériaux : nouvelles approches de conception et nouveaux procédés de fabrication Cours 6 - vers une ""fabrication propre"" ? aspects fabrication propre ou sobre (en énergie / matériaux / pollutions) : Sustainable manufacturing TD 1 : Impacts environnementaux : calcul dans le cas de solutions existantes TD 2 : Optimisation de matériaux : diagrammes d'Ashby BE : Conception et optimisation d'une pièce.

L'objectif final est de présenter dans le cadre de choix et de conception de matériaux dans un cadre contraint par l'écoresponsabilité.

Compétences :
Acquérir les connaissances permettant de :
- définir les caractéristiques d'un matériau attendues,
- quantifier son impact sur l'environnement sur l'ensemble du cycle de vie du produit
- prendre en compte le cadre légal restreignant son choix
- optimiser l'utilisation du matériau.

Applications
Les secteurs d'applications sont l'aéronautique et l'aérospatiale, l'énergie, l'automobile et le génie civil.

Mécanique des milieux continus, élasticité, thermique, chimie.

Mécanique des matériaux solides, J. Lemaitre et J.L. Chaboche,A. Benallal, R. Desmorat, Dunod, 3e Ed. 2009.

Novembre - Décembre - Janvier.

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Bastien Durand, Maître de Conférences, CNU60, ENS Paris-Saclay.

ELASTIC WAVES: - Simple tensile and compressive waves - Hydrostatic and deviatory waves in a 3D medium - Confined tensile and compressive waves - Torsion or bending waves - Tensile and compressive waves in plates - Theoritical study of the compression Hopkinson bar technique - Wave dispersion in a bar ELASTIC PLASTIC WAVES: - Piece by piece linearity - Lagrange diagrams RANKINE & HUGONIOT EQUATIONS AND COMMON EQUATIONS OF STATE: - Conservation equations - Application to elasticity - Waves in polytropic gases and in highly compressed solid materials - Application to non-compressive fluid mechanics - Foam dynamic behavior EXPERIMENTAL WORK: - Dynamic shear test on a glue joint using tensile Hopkinson bars - Strain gauge measurement processing to determine forces and velocities - Digital Image Correlation NUMERICAL WORK: - Use of a finite element software (ABAQUS-CAE) - Numerical study of elastic-plastic waves in solid materials and in foams - Numerical study of wave dispersion.

The course deals with the mechanical behavior of engineering materials (metals and foams) under dynamic loading conditions. The mechanical wave propagation study is the key of this field.
The course first gives the theoritical background necessary to understand wave propagation (characteristic method in Lagrange Diagram, Rankine & Hugoniot relations). This knowledge is relevant for future engineers and researchers working on problems that involve the dynamic loading of structures and materials.
The course also gives experimental (Hopkinson bars) and numerical (ABAQUS) abilities.
Concerned fields: energy absorption in vehicles, military applications, high-speed machining...

MAGIS core courses.

Kolsky, H., 1963, Stress Waves in Solids, Clarendon Press, Oxford. Meyers, M.A., 1994, Dynamic behavior of materials, John Wiley & Son Inc. Zhao, H., 2004, Cellular materials under impact loading, Amas-edition, Warsaw.

Janvier.

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Gilles Régnier, Professeur, ENSAM Cyrille Sollogoub, Professeur, CNAM Corinne Billerault, Enseignante, IFOCA Emmanuel Baranger, CR CNRS, ENS Paris-Saclay.

Show to students the particularities of processing of polymers and organic matrix composites (viscoelastic behavior, transition kinetics between states, role of micro- and nanometric reinforcements that make them composite materials).
To give them the necessary knowledge on induced micro- and nanostructures in order to understand their influence on use properties.
To show them the aplication field and limitations of simulation tools and codes.

MAGIS core courses.

Novembre - Décembre - Janvier.

PARIS

Février - Mars - Avril - Mai - Juin - Juillet.

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