Devis de cours DEC - 570.C0 Design industriel NOM DU PROGRAMME Dernière modification : 5 février 2003 Nº du cours Titre du cours 203-570-SF Structure et analyse de produits Pondération Heures Préalables Forme d enseignement 2-3-1 75 Aucun Cours / Laboratoires / Atelier Énoncé de la compétence 010M Analyser la structure d un objet Éléments de la compétence 1. Étudier le cahier des charges. 2. Décrire la géométrie de l objet. 3. Déterminer les sollicitations auxquelles l objet est soumis. 4. Apprécier les effets des charges appliquées sur l objet. 5. Mettre au point les essais relatifs aux performances structurales de l objet. Incidences des orientations locales sur le cours Ce cours vise l appropriation de connaissances formelles relatives à la structure matérielle d objets donnés (à concevoir ou proposés) et à l analyse de leurs propriétés physiques dans le but d une réalisation ultérieure concrète sous forme de produits. Il vise aussi à stimuler l étudiant(e) à faire le pont entre les approches intuitives et formelles tout en développant sa capacité de réflexion et d analyse face à la diversité des produits à réaliser. L atteinte de ces objectifs implique la mise en place d un climat d étude qui reflète celui du marché du travail. Ce cours met donc de l avant des activités variées favorisant la participation active de l étudiant(e); il mise sur le travail en atelier (sur une base individuelle et d équipe) sur des situations problèmes proches de la réalité (modélisation) et sur des situations concrètes (projets déjà réalisés ou à réaliser) comme support d application et d intégration des compétences. Ce cours vient ainsi enrichir les connaissances portées par les cours «Technologie du bois» 570-110-SF, «Technologies des plastiques» 570-210-SF, «Technologies des métaux» 570-310-SF, «Technologies des céramiques, textiles et composites» 570-530-SF et trouve sa raison d être dans le contexte de la réalisation d un projet-industrie via les cours terminaux «Stage de développement de produits pour l industrie I» 570-500-SF et «Stage de développement de produits pour l industrie II» 570-600-SF.
Progression des apprentissages visés pour les compétences développées dans le cours Thématique générale du cours Ce cours permet à l étudiant(e) de s approprier les démarches d étude et d analyse de la structure d un objet en s appuyant sur les théories physiques et concepts propres à la statique et à la résistance des matériaux. Alimentés de situations concrètes, les étudiant(e)s sont amené(e)s à développer leurs habiletés à décrire la géométrie d objets de design industriel, à déterminer les sollicitations physiques auxquelles ces objets sont soumis ainsi qu à apprécier les effets des charges appliquées sur ces mêmes objets. Le cours vise également l intégration des habiletés précédentes dans une mise en situation qui conduit à la réalisation d un objet; de l étude du cahier des charges à la vérification par essai de ses performances structurales en passant par le cœur même des principes et techniques d analyse. Compétences développées dans le cours, place du cours dans le programme et préalables Ce cours est porteur de la compétence 10M : Analyser la structure d un objet. Il est offert à la troisième session du programme et ne requiert aucun préalable. Atteinte des compétences La compétence 10M : Analyser la structure d un objet est atteinte lorsque l étudiant(e) a réussi le cours «Structure et analyse de produits» 203-570-SF. Progression des apprentissages Ce cours développe les habiletés relatives à l analyse physique de la structure d un objet et requiert l usage d outils de nature mathématique, graphique et analytique. Les habiletés y sont développées par le biais d exposés, d exercices et de travaux de laboratoire variés (résolution de problèmes : situations concrètes dans la pratique du design industriel) et, le cas échéant, par l usage du support informatique et/ou de ressources matérielles propres à l expérimentation en résistance des matériaux. Ce cours permet d ajouter des connaissances et des habiletés à celles acquises dans les cours relatifs aux propriétés des matériaux («Technologie du bois» 570-110-SF, «Technologie des plastiques» 570-210-SF, «Technologie des métaux» 570-310-SF, «Technologie des céramiques, textiles et composites» 570-530-SF) et il développe des habiletés nécessaires à la réalisation du projet-industrie réalisé dans le contexte des cours «Stage de développement de produits pour l industrie I» 570-500-SF et «Stage de développement de produits pour l industrie II» 570-600-SF.
Énoncé de la compétence : Analyser la structure d un objet Élément de compétence n o 1 : Étudier le cahier des charges. 1.1 Sélection judicieuse des critères en lien avec les caractéristiques physiques de l objet. 1.2 Prise en considération des niveaux de performance attendus. Reconnaître les critères relatifs aux caractéristiques physiques de l objet Reconnaître parmi les critères ceux qui impliquent une performance mécanique. Interpréter les informations décrivant la performance mécanique attendue. La notion de performance mécanique. Le mode d expression d une performance mécanique. Élément de compétence n o 2 : Décrire la géométrie de l objet. 2.1 Justesse de la détermination des éléments structuraux de l objet. 2.2 Repérage précis des nœuds et des liens Décrire la forme de l objet. Mesurer ses dimensions. Terminologie de la géométrie. Les mesures (linéaires et angulaires). 2.3 Précision des dimensions de la section des éléments et des distances intermodales 2.4 Représentation graphique appropriée de la géométrie de l objet. Identifier dans l objet les parties qui sont appelées à jouer un rôle structural. Faire une représentation schématique de l objet (où les éléments structuraux sont mis en évidence) en y indiquant les dimensions pertinentes. Appliquer ses connaissances en dessin. Localiser les nœuds. Les caractéristiques d un élément structural. Méthode de représentation d un système de forces qui font appel à la géométrie et à l analyse vectorielle : - statique graphique ; - - analytique (équations et solutions La notion de nœud.
Élément de compétence n o 3 : Déterminer les sollicitations auxquelles l objet est soumis. 1 Inventaire complet des activités effectuées avec l objet au moment de son utilisation, dans des conditions typiques et des conditions extrêmes. 3.2 Justesse de la traduction des activités en termes de sollicitations de l objet. 3.3 Prise en considération des normes et des facteurs de sécurité applicables. 3.4 Représentation graphique appropriée des charges appliquées sur l objet. Identifier, parmi les activités, celles qui entraînent l application d une force sur les différents point de l objet. Identifier la nature de la sollicitation et ses modalités d application. Utiliser les normes applicables (les consulter au besoin). Appliquer un facteur de sécurité là où c est pertinent. Représenter schématiquement l objet ainsi que les forces externes s y appliquant en tenant compte de leurs point d application, de leur direction et de leur sens. Les différents types de sollicitation (poids propre (charge permanente), surcharge charges passagères concentrées ou distribuées), utiles, nuisibles. Les modalités d application de la charge(dynamique (variable), statique (quasi invariable)). La notion de facteur de sécurité (mesure de l ignorance). Les raisons justifiant l application d un facteur de sécurité. Reconnaissance de l incertitude sur les charges, les matériaux, la fabrication, etc. Les notions de force et caractère vectoriel de la force (grandeur, direction, sens) ; de poids, masse, pression, etc ; de moment d une force (couple). Les unités de mesure des quantités physiques. Première loi de Newton (loi de l inertie et sa réciproque). Troisième loi de Newton (loi de l interaction). Conditions d équilibre total (translation et rotation). Méthode d isolation (corps libre), de résolution d un système de forces qui font appel à la géométrie et à l analyse vectorielle (statique graphique, analytique(équations et solution)).
Élément de compétence n o 4 : 4.1 Schématisation précise de la distribution des charges dans la structure de l objet. 4.2 Localisation précise des composantes ou des assemblages les plus sollicités. 4.3 Évaluation correcte des effets incluant les risques de déformation de la structure ou de déplacement de l objet. Déterminer la nature et l intensité des efforts internes et des contraintes créées dans les éléments composant la structure de l objet analysé Identifier les zones critiques (points où les contraintes atteignent leur intensité maximale). Déterminer les effets des contraintes : déformation, déplacement (des points de l objet) ou rupture. Schématiser la répartition des efforts internes et des contraintes. Calculer les déformations et déplacements( cas simples). Déterminer les correctifs à apporter en vue d optimiser la structure. Types d efforts internes : - de nature force ; - axiale (traction, compression) ; - transversale (tranchant) ; - de nature couple (moment résistant). Notions de contrainte - normales (compression, traction) ; - tangentielles (cisaillement) ; - complexes (torsion, flexion, etc). Méthode des noeuds. Méthode des coupures fictives (de Galilée). Définition de la poutre et des types de poutre. Propriétés des sections (profilés, poutrelles, axe neutre, centroïde et moment d inertie d une surface). Notion de flèche. Définition de l effort tranchant et du moment fléchissant. Mode de représentation et de calcul de la répartition des contraintes (diagramme : de Maxwell, de l effort tranchant et du moment fléchissant). Méthodes (graphiques et analytiques) de calcul des contraintes. Notion de zone critique. Distribution des contraintes dans un élément en fonction de sa géométrie ou de la nature des contraintes. Notions de déformation et de déformation relative (dilatation). Loi de Hooke. Notion de rigidité des matériaux (module). Notion de limite élastique et de rupture. Tables de données sur les propriétés et les caractéristiques des matériaux.
Élément de compétence 5 : 5.1 Prise en considération des activités réalisées avec l objet et des normes ou des exigences applicables. 5.2 Détermination précise des composantes ou des assemblages à tester. 5.3 Choix judicieux des types de mesure à effectuer. 5.4 Détermination appropriée de la séquence et des conditions de réalisation des tests. 5.5 Détermination correcte des caractéristiques de la maquette ou du modèle à fabriquer. Identifier dans le produit les composantes ou les assemblages à tester. Identifier la mesure à prendre. Préciser le moyen utilisé pour y parvenir. Élaborer un protocole de manipulation. Concevoir la maquette ou le prototype. Identifier et décrire les activités à réaliser avec l objet. Identifier les normes et exigences applicables. Déterminer le moyen à prendre pour mesurer ces contraintes dans les parties du produit. Établir une séquence de manipulations pou la mesure de ces contraintes.