Cet ouvrage propose une présentation structurée de la formulation et la mise en oeuvre de la simulation numérique par éléments finis en mécanique des solides déformables.
Il présente et développe les concepts et techniques permettant la transposition, en termes de codes de calcul de structures mécaniques industrielles, des notions fondamentales de mécanique des milieux continus solides, et ce dans le cadre d'analyses en régimes (a) statique linéaire, (b) quasistatique non-linéaire et (c) dynamique linéaire. L'exposé théorique est complété et illustré au moyen de programmes d'initiation écrits en Matlab (librement accessibles par Internet) mettant en oeuvre les notions développées dans cet ouvrage et conçus comme support pratique à un enseignement.
Le texte combine ainsi l'exposition des principes et des méthodes avec la présentation détaillée de ces programmes et d'exemples les mettant en oeuvre. L'ouvrage est complété d'une annexe écrite par Andrei Constantinescu (directeur de recherche au CNRS) présentant la mise en oeuvre des principaux concepts dans l'environnement Cast3M développé par le CEA. Issu d'un enseignement de l'Ecole Polytechnique, cet ouvrage s'adresse aux étudiants d'école d'ingénieur ou de 2e ou 3e cycles universitaires, ainsi qu'aux ingénieurs et chercheurs.
Il constitue une suite naturelle à un enseignement de mécanique des milieux continus
Le Guide de modélisation 3D propose une approche systématique et structurée en modélisation 3D qui met l'accent sur la représentation visuelle de la matière. La stratégie adoptée pour présenter les notions est simple et efficace : un thème, une page. Le lecteur a ainsi accès, en un seul coup d'oeil, à une vue synthétique de toutes les informations sur un thème.
Cet ouvrage aborde tour à tour les principes de base inhérents à la modélisation de pièces, les étapes de la réalisation d'esquisses isocontraintes, la signature 3D des différents solides de base permettant d'amorcer une modélisation, la transformation et l'habillage d'un solide existant et une introduction à l'assemblage de pièces. Le dernier chapitre traite de la réalisation des dessins de détail et des dessins d'assemblage par projection d'un modèle 3D. Enfin, en appendice, le lecteur trouvera la liste des étapes à suivre lors de la modélisation d'une pièce.
Plutôt que de privilégier un logiciel en particulier, l'ouvrage présente le raisonnement et les principes communs à plusieurs modeleurs tels SolidWorks et CATIA V5 (Dassault Systèmes), Inventor (Autodesk), Solid Edge et NX (Siemens) de même qu'à des logiciels libres, comme FreeCAD.
The Guide to 3D Modeling provides a systematic and structured approach to 3D modeling that focuses on the visual representation of the solid. The strategy adopted for presenting these concepts is simple and effective: one page, one topic.
This way, the reader has access at a glance to an overview of all the information on a given topic. The Guide contains the basic principles of part modeling, the steps for achieving fully constrained sketches, the 3D signature of the various base solids from which to start a model, the transformation and dress-up of an existing solid, and an introduction to parts assembly. The final chapter discusses the production of design and working drawings by projection of a 3D model.
Lastly, in appendix, the reader will find the list of steps to follow when modeling a part and an overview of the degrees of freedom associated with a coincidence constraint.
Instead of referring to a specific software program, the Guide presents the reasoning and principles common to multiple modeling programs, such as SolidWorks and CATIA V5 (Dassault Systèmes), Inventor (Autodesk), Solid Edge and NX (Siemens), and open-source software such as FreeCAD.
The Guide to 3D Modeling is primarily intended for undergraduate engineering students and for students in related fields at the college level and in professional training. It is also an excellent reference for practitioners working in the industry after graduation.
Cet ouvrage sur la dynamique et les vibrations s'adresse aux étudiants, ingénieurs et chercheurs ayant des connaissances de base en mécanique des fluides et en mécanique des solides.
Ce livre est le support d'un cours de dynamique et vibrations enseigné aux élèves de l'ecole polytechnique dans leur année de formation pluridisciplinaire. il a donc été conçu non pas comme un cours avancé destiné à des étudiants se spécialisant dans la mécanique vibratoire, mais bien comme un cours générique permettant d'accéder à certains concepts essentiels associés à la dimension temporelle en mécanique.
L'ouvrage s'adresse aux élèves des grandes Écoles scientifiques et aux étudiants des universités dont le cursus intègre un enseignement de mécanique des milieux continus.
Il peut également aider à l'approfondissement des connaissances dans le cadre d'une formation continuée. Il est accompagné d'un CD-Rom pédagogique qui concerne la présentation des concepts généraux. L'ouvrage propose d'abord une présentation des concepts et des principes fondamentaux de la mécanique des milieux continus. Le fil directeur en est la méthode des puissances virtuelles qui, sur la modélisation géométrique issue de l'expérience quotidienne, permet de bâtir la modélisation des efforts dans une démarche systématique.
La dialectique modélisation-validation préside à l'interprétation physique des modèles ainsi construits. Le comportement thermoélastique du milieu continu tridimensionnel est présenté sans restriction de généralité, puis linéarisé. L'étude des problèmes globaux d'évolution thermoélastique est abordée de façon générale en grandes transformations et grands déplacements avant sa linéarisation. Après les méthodes directes de résolution, on expose les méthodes variationnelles issues de l'application du principe des puissances virtuelles.
Elles introduisent la notion de solution approchée et sont un fondement des logiciels de calcul utilisés dans la pratique industrielle. L'ouvrage se termine par la présentation des milieux curvilignes. On y voit comment la méthode des puissances virtuelles permet, sur une modélisation géométrique unidimensionnelle, l'élaboration d'abord d'un modèle simple valable pour les fils, puis du modèle représentatif pour les poutres.
On aborde enfin les problèmes d'équilibre des structures thermoélastiques.
Reactor physics is the discipline devoted to the study of interactions between neutrons and matter in a nuclear reactor. This third edition of Applied Reactor Physics, addresses the fundamentals of reactor physics. Legacy numerical techniques are introduced with sufficient details to help readers implement them in Matlab. The fundamental approaches presented here provide a solid foundation for the more advanced and proprietary techniques that readers may encounter in production environments.
Applied Reactor Physics emphasizes the algorithmic nature of the numerical solution techniques used in reactor physics. Many numerical solution approaches described in the book are accompanied by Matlab scripts, and readers are encouraged to write short Matlab scripts of their own in order to solve the end-of-chapter exercises.
The third edition includes key improvements in the text, a completely rewritten appendix on numerical methods, new end-of-chapter exercises, and an extended bibliography.
L'ouvrage porte sur les écoulements complexes rencontrés dans diverses situations industrielles, biophysiques ou naturelles où le comportement visqueux newtonien ou non-newtonien du fluide joue un rôle essentiel.
Ces cas se rencontrent quand l'échelle de l'écoulement est petite (lubrification, microfluidique, sus-pensions, milieux poreux) ou quand le fluide lui-même a un comportement complexe du fait du mouvement et de la déformation de sa microstructure (suspensions, émulsions, polymères). L'objectif de l'ouvrage est de présenter les phénomènes particuliers associés aux écoulements à bas nombre de Reynolds (réversibilité et difficulté de mélange) et de décliner leurs conséquences dans divers cas particuliers, comme les écoulements d'enduction, les films de lubrification, la propulsion des micro-organismes, les écoulements autour de particules solides ou déformables, les effets collectifs dans les suspensions et leurs conséquences sur le comportement global du fluide.
Les méthodes de résolution numérique utilisées actuellement sont présentées et illustrées sur quelques exemples. On introduit également des notions sur les écoulements de fluides non-newtoniens. Chaque chapitre est illustré de nombreux exemples et complété d'exercices.
L'ouvrage est une introduction à la mécanique des milieux continus tridimensionnels. Quatre aspects sont plus particulièrement considérés :
- la modélisation macroscopique des milieux continus et de leur mouvement, en y décrivant les déformations et en rappelant les lois de conservation que doit respecter tout mouvement ;
- la description des efforts qui génèrent le mouvement des milieux continus, avec l'introduction de la notion de tenseur de contraintes et l'écriture des équations globales qui les régissent ;
- l'introduction à l'échelle microscopique des comportements élémentaires qui permet de compléter la modélisation en introduisant les relations de comportement traduisant le lien local entre déformations et efforts ;
- la résolution de problèmes d'équilibre élastique. Cette étape de résolution de problèmes globaux utilise le principe des puissances virtuelles pour écrire, analyser et résoudre les problèmes posés, et pour en valider les solutions. Elle permet d'aborder de nombreuses situations pratiques et de sensibiliser les étudiants aux problèmes de distribution d'efforts, de discontinuités de solutions, d'incompatibilité de déformations, et d'instabilités géométriques.
Cet ouvrage est destiné aux étudiants en licence et maîtrise de sciences physiques ainsi qu'aux étudiants des écoles d'ingénieurs.
Les connaissances mathématiques requises sont celles d'un premier cycle scientifique. Ce cours est consacré principalement à trois grands thèmes de l'analyse mathématique dont l'intervention en physique est permanente et multiforme : l'analyse hilbertienne, la théorie des séries et de la transformation de Fourier, l'analyse spectrale. L'accent est mis sur les applications aux grandes équations de la physique mathématique, régissant notamment la propagation des ondes, celle de la chaleur et l'évolution d'une particule quantique.
On y trouvera aussi la théorie élémentaire des fonctions d'une variable complexe et ses applications au calcul d'intégrales par la méthode des résidus. Un chapitre introductif, aussi succinct que possible, expose sans démonstration la théorie de l'intégrale de Lebesgue et insiste sur la manière d'en utiliser les énoncés. Enfin, un appendice s'efforce d'éclairer une question où les incompréhensions sont fréquentes : l'emploi (les emplois faudrait-il dire) des différentielles en physique.
Facteur de sécurité. Concentration des contraintes. Théorie de limitations en statique. Calcul des pièces soumises à des charges statiques. Théories de limitations en fatigue. Les arbres. Les roulements. Les ressorts. Vis de transmission. Boulons. Joints boulonnés. Les engrenages cylindriques droits. Les trains d'engrenages. Les freins et les embrayages. Les courroies. Les chaînes. Les lubrifiants. Tribiologie. Problèmes.
Cet ouvrage s'adresse à un public de deuxième cycle ayant déjà effectué un premier apprentissage mécanique des fluides. il forme la base du cours enseigné dans la majeure Planète Terre en fin de troisième année du cursus polytechnicien.Dans l'ensemble de l'ouvrage, la démarche consiste à mettre à la portée d'un lecteur ne disposant que d'un bagage mathématique restreint (les équations aux dérivées partielles linéarisées) des modèles simplifiés qui permettent d'analyser l'essentiel des effets physiques responsables des propriétés particulières des écoulements géophysiques.Le chapitre 1 présente le mouvement de l'atmosphère et de l'océan, tel que nous le révèlent les observations effectuées en routine par les instituts météorologiques, les satellites, et les navires océanographiques. Le chapitre 2 introduit les équations de base de la mécanique des fluides, dans l'approximation de Boussinesq, qui sera utilisée dans tout l'ouvrage. Les caractéristiques particulières des écoulements géophysiques (stratification, rotation) sont discutées en détail au chapitre 3. Le chapitre 4 introduit le modèle de Saint-Venant, un prototype simple des écoulements géophysiques qui ouvre la voie à de nombreuses applications, comme l'étude des ondes de marée. Le chapitre 5 aborde les écoulements quasi-géostrophiques, discute la propagation des ondes de Rossby et le phénomène d'instabilité barocline, à l'origine des perturbations météorologiques des latitudes tempérées.
Le chapitre 6 présente les phénomènes liés à la turbulence au voisinage du sol. Le chapitre 7 présente une étude comparative des mouvements convectifs de l'atmosphère et de l'océan. Le chapitre 8 discute les traits principaux de la circulation générale de l'atmosphère terrestre, et ses aspects énergétiques. Le chapitre 9 aborde de même la circulation générale de l'océan, en présentant les principaux modèles d'écoulements dans des bassins fermés.
Enfin, le chapitre 10 discute les effets du couplage entre l'océan et l'atmosphère, notamment en zone tropicale, et présente quelques aspects du phénomène El Nino-Oscillation australe.Table des matièresL'atmosphère et l'océan en mouvementEquations de baseIntroduction aux écoulements géophysiquesEcoulements quasi-hydrostatiquesEcoulements quasi-géostrophiquesCouches limites turbulentesConvection profondeCirculation générale de l'atmosphèreCirculation générale de l'océanInteractions Océan-AtmosphèreExercicesBibliographieSites Internet
Cet ouvrage s'adresse à des étudiants de maîtrise ou des grandes écoles.
Sa lecture ne fait appel qu'à des connaissances de base en physique des ondes et en mécanique des milieux continus. L'ouvrage est consacré à l'acoustique audible, en milieu aérien. On y introduit tout d'abord les notions de base de la propagation et de la génération des ondes sonores, dans le cadre de l'approximation linéaire. La suite du cours est destinée à permettre aux lecteurs d'aborder les applications variées de l'acoustique : acoustique des instruments de musique, acoustique architecturale, filtres acoustiques,...
On y trouve des développements sur les ondes guidées, sur la modélisation des sources sonores élémentaires et planes, ainsi que sur les interactions entre une structure vibrante et le champ acoustique qu'elle génère. Le dernier chapitre est consacré à la présentation des différentes théories utilisées pour étudier l'acoustique des lieux clos : théorie statistique, théorie ondulatoire et théorie des rayons.
Chaque chapitre comprend plusieurs exemples d'applications traités sous forme d'exercices ou de problèmes avec leurs corrigés détaillés.
Ce livre s'adresse aux étudiants en physique et en astrophysique ainsi qu'aux physiciens professionnels qui souhaitent comprendre les éléments fondamentaux de la cosmologie et de la relativité générale, ainsi que les importants développements observationnels récents en cosmologie.
Le livre introduit tous ses outils physiques ou mathématiques, notamment une version de la relativité générale valable dans le cas d'un univers localement homogène et isotrope. La simplicité de cet espace permet d'introduire les éléments de relativité générale de façon élémentaire tout en posant les fondements d'un traitement de problèmes plus complexes. On y expose les observations et les théories les plus récentes, en mettant l'accent sur l'estimation des densités de matière et d'énergie du vide, et en étudiant les fluctuations de densité primordiales ainsi que la nature de la matière noire.
Le développement de l'optoélectronique a radicalement transformé les technologies de télécommunication et ainsi changé les façons de faire dans plusieurs secteurs de l'activité humaine. Depuis, on a vu apparaître, dans la littérature scientifique anglo-saxonne, un certain nombre de livres traitant de différents aspects de cette discipline. Par ailleurs, il n'existe pas d'ouvrage en langue française qui soit adapté à la formation universitaire en optoélectronique, les ouvrages publiés étant trop élémentaires ou trop spécialisés. Cet ouvrage correspond à un besoin exprimé par plusieurs professeurs et plusieurs étudiants en génie. Il leur permettra, d'une part, de transmettre et, d'autre part, d'acquérir une formation scientifique générale du niveau requis dans les écoles et les facultés de génie.
Cet ouvrage offre aux étudiants en génie un texte en français qui allie les qualités des meilleurs « classiques » européens et nord-américains traitant de la résistance des matériaux. Il s'adresse à tous les futurs ingénieurs qui suivent un premier cours de résistance des matériaux ou un second cours plus spécialisé en génie mécanique ou en génie civil. Il constitue également un excellent livre de référence pour les professeurs et les praticiens. La troisième édition a été enrichie et le lecteur y trouvera une foule de renseignements théoriques et pratiques. Les développements mathématiques lui sembleront faciles à assimiler parce qu'ils sont bien détaillés, abondamment illustrés et accompagnés de nombreux exemples numériques. Deux tomes de recueils de problèmes accompagnent ce livre et constituent une riche source de méthodes de solution qui le complètent parfaitement. Ce manuel a été conçu pour couvrir deux niveaux de difficulté : l'ensemble des étudiants en génie qui suivent un cours de base de résistance de matériaux étudieront en grande partie les onze premiers chapitres. Les chapitres 12 à 17 répondent largement aux besoins de cours plus avancés destinés aux étudiants de spécialité comme ceux de génie mécanique ou de génie civil. Le lecteur trouvera une abondance de renseignements dans chacun des chapitres du manuel. Les développements mathématiques lui sembleront faciles à assimiler parce qu'ils y sont bien détaillés. Il constatera, en outre, que les auteurs n'ont pas lésiné sur le nombre d'illustrations. Enfin, il pourra vérifier qu'il a bien compris la matière en suivant le détail des étapes de résolution des nombreux exemples numériques présentés dans chaque chapitre. Les recueils de problèmes donnent les solutions des problèmes présentés dans le livre et ajoutent un bon nombre de problèmes supplémentaires.
cet ouvrage s'adresse à tous ceux qui s'intéressent à la physique, son histoire et ses rapports avec les mathématiques.
il présente, d'une façon qui se voudrait aussi complète et objective que possible, l'ensemble des travaux de poincaré reliés à ce que nous appelons aujourd'hui la " relativité restreinte ", et qui était pour lui la " mécanique nouvelle ".
La mécanique quantique est une des très grandes aventures intellectuelles de l'histoire de l'humanité.
Peut-être la plus grande de celles qui resteront du XXe siècle. Elle est incontournable : toute la physique est quantique, des particules élémentaires aux étoiles et au Big Bang, en passant par les semi-conducteurs et la chimie. Cette théorie est subtile et l'on n'arrive pas vraiment à l'expliquer sans le langage mathématique. C'est une chance de posséder le bagage technique pour la comprendre, même si l'on ne s'en sert qu'au travers de ses applications.
Ce livre expose les bases de la théorie : mécanique ondulatoire, formalisme général, spin et physique atomique, états intriqués, collisions.
On y trouvera de nombreuses applications concrètes et récentes, aussi bien dans le domaine des technologies nouvelles qu'en astrophysique ou dans d'autres domaines fondamentaux. Il contient un ensemble de 90 exercices corrigés. De nombreuses illustrations et applications interactives sont contenues dans le CD-Rom, où l'on trouvera des liens vers des sites universitaires et industriels.
Transmission de chaleur - Recueil de formules résume les lois et concepts fondamentaux du transfert de chaleur. L'ouvrage est conçu tant pour appuyer les étudiants dans l'apprentissage du transfert de chaleur que pour servir d'outil d'aide à la résolution des problèmes qu'ils rencontreront dans leur pratique.
À la différence des ouvrages de référence qui s'attardent à la théorie en transfert de chaleur, ce recueil constitue un aide-mémoire synthétique, mais complet des concepts clés, et facile à consulter pour peu que l'on maîtrise les connaissances de base des mathématiques et de la physique. Il aborde les différents modes de transfert de chaleur : conduction, convection et rayonnement. Les équations, les lois et les corrélations y sont exposées et illustrées.
Les problèmes, au nombre de 78, mettent l'accent sur l'application des concepts de transmission de chaleur dans des situations pratiques relevant de divers domaines d'application du génie, notamment la mécanique du bâtiment, les turbomachines et les centrales thermiques. Chaque problème est accompagné d'une solution détaillée faisant la démonstration d'une approche structurée de résolution de problèmes. À la différence d'autres ouvrages, des problèmes requérant l'utilisation d'outils logiciels tels que des solveurs sont aussi proposés.
Transmission de chaleur - Recueil de problèmes vise à accompagner les étudiantes et les étudiants de premier cycle des programmes en génie dans l'apprentissage des concepts de transmission de chaleur. Il peut aussi s'avérer utile pour toute personne réalisant sa première incursion en transmission de chaleur, peu importe son domaine d'études.
Following a description of the structure of the atomic nucleus, the author describes the several kinds of nuclear instability and their consequences: alpha, beta and gamma emission. He then outlines the actions of these types of radiation and their biological effects, andexplains the uses of radiation and radioactivity in engineering, science and medicine. Next, he describes nuclear fission and how nuclear reactors produce nuclear power, and finally, he discusses nuclear fuel waste, with detailed descriptions of its disposal chemistry. A chapter on the various nuclear accidents that have occurred in the past leads into a thought-provoking section on whether or not we have learned enough to be sure that we are safe today.
Cet ouvrage présente les solutions aux soixante-quatorze problèmes proposés à la fin des chapitres du livre Éléments de turbulence, de Michel Prud'homme. L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. Ce livre propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes. Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile.
L'ouvrage d'introduction à la physique des tokamaks proposé ici est issu de plusieurs cours enseignés ces dernières années au sein de plus d'une dizaine d'établissements différents, en France et à l'étranger, aux niveaux L3, M1 et M2.
La présentation des principes physiques mis en oeuvre dans les réacteurs thermonucléaires de type tokamak, ainsi que l'étude des outils, méthodes et résultats fondamentaux de la physique des tokamaks, au niveaux M1-M2, constituent le sujet de cet ouvrage. Un système thermonucléaire de type tokamak ne produit pas de dioxyde de carbone, génère des déchets radioactifs de très faible activité, ne présente aucun risque d'emballement et le deutérium et le lithium utilisés comme combustibles se trouvent en quantités abondantes dans les océans et la croûte terrestre. La signature, le 21 novembre 2006 à Paris, de l'accord international ITER, structurant les efforts de recherche de l'Europe, des États-Unis, de la Chine, de l'Inde, de la Russie, de la Corée du Sud et du Japon, marque l'aboutissement de cinquante années de recherches sur la fusion thermonucléaire dans les tokamaks et le lancement du premier projet de coopération scientifique à l'échelle mondiale. Le tokamak ITER doit permettre l'accès à la combustion thermonucléaire durant la prochaine décennie sur le site de Cadarache.
Reactor physics is the discipline devoted to the study of interactions between neutrons and matt er in a nuclear reactor. In Applied Reactor Physics, reactor physics is approached from the fundamental level. Legacy numerical techniques are introduced with suffi cient details to permit their implementati on in Matlab. More advanced and/or proprietary techniques may be available in a producti on environment, but these can be obtained as evoluti ons of the fundamental approaches presented in the book.
A characteristic of Applied Reactor Physics is to emphasize the algorithmic nature of numerical solution techniques used in reactor physics. Many numerical soluti on approaches described in the book are accompanied by Matlab scripts and readers are encouraged to write short Matlab scripts of their own in order to solve the Endof-Chapter exercises.
L'observation des propriétés physiques des solides met en évidence l'émergence de comportements originaux, tels la supraconductivité ou le magnétisme, qui pourraient difficilement être anticipés par la seule connaissance des atomes constituants.
Ce sont les états quantiques des électrons qui sont à l'origine de cette diversité des propriétés macroscopiques des solides. si seule l'approche expérimentale permet de révéler les manifestations spectaculaires de ces effets physiques, les concepts de base de mécanique quantique et de physique statistique sont requis pour aboutir à une description formelle établissant les liens entre le microscopique et le macroscopique.
Au niveau industriel, la découverte des semi-conducteurs a été à l'origine du formidable essor des technologies de l'information, mais l'on peut anticiper que la maîtrise des matériaux à propriétés remarquables découverts dans un passé récent conduira sans aucun doute à des applications à grande échelle. la physique des électrons dans les solides s'impose donc aux ingénieurs et aux scientifiques comme un domaine clé démontrant que les connaissances de physique fondamentale sont essentielles dans la vie du citoyen d'aujourd'hui.
Ce cours cherche à sensibiliser aux multiples aspects mis en jeu dans la compréhension des phénomènes quantiques macroscopiques dans les solides, en présentant les techniques expérimentales modernes qui permettent de les observer. une approche classique d'électrons indépendants pour décrire la structure électronique en bandes d'énergie permet d'expliquer l'existence de métaux, d'isolants et d'introduire la notion de semi-conducteurs.
Par contre la supraconductivité et le magnétisme ne peuvent être appréhendés qu'en tenant compte de l'existence des corrélations entre électrons. ceci est révélé en privilégiant l'enchaînement historique des expériences qui permettent de caractériser le phénomène de supra-conductivité et d'en identifier l'origine. au delà des concepts fondamentaux, ce cours introduit aussi ceux qui sont indispensables pour décrire les applications en haute technologie et pour appréhender celles qui pourraient se développer dans le monde des nanotechnologies.