-> Parcours MSM
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Spécialité Modélisation et Simulation en Mécanique
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Note importante : À partir de la rentrée de septembre 2020, le M2 SGM parcours MSM devient un parcours hybride ouvert non seulement aux étudiants en présentiel mais aussi aux étudiants en distanciel.
On pourra trouver plus d’informations sur la page web suivante du site campus France :
https://foad.campusfrance.org/#/program/1441
En quelques mots
- Capacité d’accueil de la spécialité MSM est de 15 étudiants par an en M1 et de 20 étudiants par an en M2. Du fait de l’ouverture du parcours de M2 au distanciel, sa capacité d’accueil d’accueil passera à 25 étudiants pour l’année scolaire 2021-2022 et 30 étudiants pour l’année scolaire 2022-2023.
- La thématique de la spécialité est l’étude mécanique des matériaux en donnant une large place à la simulation numérique en utilisant la méthode des éléments-finis et son implémentation dans des codes de calculs industriels.
Contexte
La science est historiquement basée sur deux fondements :
- L‘expérimentation : appliquée à notre domaine, elle permet de collecter des informations sur le comportement des matériaux (rigidité, déformation critique, …).
- La modélisation : le développement de théories reproduisant plus ou moins fidèlement les résultats expérimentaux.
Au XXe siècle est apparu la simulation numérique qui permet de calculer des solutions approchées des problèmes théoriques formulés, notamment dans des cas pour lesquels il n’existe pas solution analytique connue.
Objectifs
Dans ce contexte de fort développement des outils numériques, la spécialité Modélisation et Simulation en Mécanique (MSM) du Master SGM a pour objectif d’apporter aux étudiants des compétences pour
l’étude mécanique des matériaux en donnant une large place à la simulation numérique en utilisant la méthode des éléments-finis et son implémentation dans des codes de calculs industriels
Parmi l’ensemble des méthodes numériques existantes, on insiste plus particulièrement sur la méthode des éléments-finis qui est la méthode la plus couramment utilisée en mécanique des solides. Une part importante des enseignements est consacrée aux logiciels industriels permettant d’appliquer cette méthode à divers problèmes réels dans le cadre de calculs de hautes performances. On peut voir dans le tableau ci-dessous le volume horaire accordé à chaque logiciel :
Un nombre d’heures important est consacré à l’apprentissage du logiciel Abaqus en M2. Ceci est une spécificité de la spécialité MSM qui permet d’aller plus loin dans les développements numériques. Ceci permet notamment d’étudier la simulation de problèmes complexes comportant du contact, de la plasticité, de l’endommagement, de la rupture ainsi que des problèmes de dynamique et de vibration et la mise en donnée des calculs en utilisant un langage de script (Python pour Abaqus). Ces enseignements permettent d’acquérir un savoir faire numérique rare et donc recherché, aussi bien dans un cadre industriel que dans le cadre d’une thèse de doctorat.
Pour bien maitriser un logiciel éléments-finis il ne suffit pas de savoir utiliser son interface graphique et/ou son langage de mise en données, il faut aussi comprendre les théories et les algorithmes qui ont permis son implémentation. La spécialité MSM dispense à ce sujet un grand nombre d’enseignements permettant d’acquérir les bases théoriques sur lesquelles sont basés les logiciels éléments-finis les plus avancés :
- Des enseignements de mécanique des solides déformables (statique, dynamique, grands déplacement).
- Des enseignements sur le comportement non-linéaire des matériaux (plasticité, endommagement, rupture).
- Des enseignements sur les méthodes numériques (éléments-finis linéaires et non-linéaires).
Il est aussi important de savoir confronter les résultats de simulations numériques à des résultats expérimentaux, ce qui permet de vérifier l’adéquation des modèles utilisés avec le comportement réel des matériaux et d’identifier les paramètres de ces modèles de comportement de matériaux. À ce sujet, la spécialité MSM propose quelques heures de Travaux Pratiques expérimentaux permettant de se familiariser avec l’utilisation de machines d’essais mécaniques manuelles et motorisées. Une partie de ces Travaux Pratiques a lieu sur le site du Département SGM de l’IUT de Saint-Denis – La Plaine.
Il est également important de savoir s’exprimer en utilisant des moyens modernes de communication et de savoir travailler en équipe. Un certain nombre d’enseignements prennent en compte cette dimension avec la réalisation de projets en équipe donnant lieu la réalisation de présentations orales avec projection de diapositives. La spécialité permet également d’apprendre les bases de la rédaction de documents scientifiques basées sur règles qui lui sont propres.
Détail des enseignements
Une description de l’ensemble des enseignements propres à la spécialité MSM est disponible dans la liste des enseignements pouvant être téléchargée au format PDF.
Déroulement de l’année de M1
L’année de M1 est essentiellement composée d’enseignements classiques (CM, TD, TP). On peut noter la présence d’un projet tuteuré au semestre 2 et la possibilité d’effectuer un stage facultatif en laboratoire entre le semestre 2 et le semestre 3.
Semestre 1
Pour un étudiant ayant choisi la spécialité MSM le programme de l’année est le suivant :
| Matière | Nombre d'ECTS | Mutualisation |
|---|---|---|
| Culture générale | 4 | MF, MS, I2B |
| Structure de la matière | 4 | MF, MS, I2B |
| Structure et propriétés des matériaux | 9 | MF, MS, I2B |
| Méthodes de caractérisation des matériaux 1 | 3 | MF, MS, I2B |
| Méthodes de caractérisation des matériaux 2 | 2 | MF, MS |
| Mécanique des Milieux Continus | 4 | MF, MS |
| Poutres et plaques | 4 |
Comme on peut le voir dans le tableau ci-dessus, au premier semestre la plupart des enseignements est mutualisé avec les autres spécialité du Master, à l’exception de l’enseignement de Poutres et Plaques uniquement suivi par les étudiants de la spécialité MSM.
Semestre 2
Au deuxième semestre la spécialisation est plus marquée avec 3 matières uniquement suivies par les étudiants de la spécialité MSM (Dynamique du solide, Structures hétérogènes, Grandes déformations).
| Matière | Nombre d'ECTS | Mutualisation |
|---|---|---|
| Culture générale | 4 | MF, MS, I2B |
| Méthodes numériques | 4 | MF, MS, I2B |
| Projet tuteuré | 2 | MF, MS, I2B |
| Modélisation et Simulation Multiphysiques | 3 | MF, MS, I2B |
| Plasticité | 4 | MF |
| Choix des matériaux | 3 | MF |
| Dynamique du solide | 4 | |
| Structures hétérogènes | 3 | |
| Grandes déformations | 3 |
Déroulement de l’année de M2
| Matière | Nombre d'ECTS | Mutualisation |
|---|---|---|
| Culture générale | 4 | MF, MS, I2B |
| Projet | 2 | MF, MS |
| Endommagement, fatigue, fluage | 3 | MS |
| Éléments finis 1 | 3 | |
| Éléments finis 2 | 3 | |
| Rupture | 3 | |
| Outils Avancés en Simulation Mécanique | 2 | |
| Codes de Calculs Industriels | 10 |
Septembre – décembre : l’essentiel des cours
Les cours commencent aux alentours du 15 septembre et la plupart des enseignements ont lieu avant les vacances de Noël. Pendant cette période un certain nombre d’évènements sont organisés. Par exemple, l’année 2019-2020, les évènements suivants ont été intégrés dans l’emploi du temps :
- Un séminaire présentation du logiciel Abaqus par Y. Margani ingénieur chez Dassault Systèmes qui développe le produit.
- La participation à Savante Banlieue, grand salon autour de la connaissance ouvert au public organisé chaque année par La Plaine Commune et hébergé par l’université Paris 13
- La participation à la Conference Modélisation & Simulation 3DEXPERIENCE® ayant eu lieu le 1 & 2 Octobre 2019 sur le le site de L’Usine (La Plaine Saint-Denis, France).
Début janvier : les enseignements optionnels
La formation comporte 4 enseignements optionnels de 15h chacune (2 à choisir sur 4) effectués au retour des vacances de Noël.
- Option 1, Automatisation/UMAT : Aller plus loin dans l’apprentissage d’Abaqus avec une initiation au développement de routines Fortran.
- Option 2, FreeFEM : Apprendre à mettre en donnée un calcul éléments-finis à partir de sa formulation faible dans FreeFEM++.
- Option 3, Salome Méca/Castem : S’initier à l’utilisation deux logiciels industriels développés par le CEA (Cast3m) et EDF (Salomé-Méca).
- Option 4, Conception Assistée par Ordinateurs (CAO) : S’initier à l’utilisation du logiciel CATIA pour la conception des systèmes mécaniques.
Fin Janvier – Février : le Projet de Fin d’Études
Un Projet de Fin d’Étude (PFE) d’une durée de 6 semaines est effectué pendant les mois de janvier et février, et porte sur une problématique numérique et/ou théorique sous l’encadrement d’un enseignant de la formation. À partir de cette période les étudiants ayant des matières à rattraper peuvent être convoqués pour des examens de 2e session.
Mars – juin : le Stage
Le semestre 4 est constitué d’un stage d’une durée comprise entre 4 et 6 mois est effectué idéalement à partir du 1e mars. Les soutenances ont lieu aux alentours du 15 juillet (et des rattrapages sont organisés début septembre).
Planning de l’année 2019-2020 jusqu’au début des stages début mars
Débouchés
Les étudiants issus de la spécialité MSM trouvent naturellement leur place dans l’industrie dans des domaines tels que l’aéronautique, l’automobile, l’énergie, les bureaux d’études et les centres d’essais mécaniques.
Chaque année certains de nos étudiants débutent une thèse après avoir effectué suite le Master MSM. Par exemple, 3 étudiants issus de la promotion de M2 2018-2019 vont débuter une thèse en 2019 à l’institut Pprime de Poitier (Alla Ndieye Dieng), à l’Universite de Technologie de Troyes (Leila Sellami), et au Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (Massinissa Hider).