Parcours Mécanique des solides et des structures

Ce parcours a pour objectif de former des spécialistes en mécanique des solides ayant une très bonne maîtrise des concepts et des outils de modélisation et simulation des structures mécaniques et des matériaux constituants. Les enseignements délivrent des connaissances sur le comportement non linéaire des matériaux, la modélisation micro-mécanique, l’homogénéisation, la dynamique des structures, les méthodes de calcul numériques (éléments finis) dans le contexte linéaire et non linéaire, la modélisation des phénomènes de rupture, endommagement, fatigue ou d’instabilité dans les solides. Ces sujets sont au cœur des préoccupations actuelles des industriels, des problématiques posées par la recherche et développement technologique dans le court et moyen terme et des problématiques de recherche du secteur dans le long terme.

Les enseignements proposés comprennent des unités à caractère fondamental et des unités plus spécialisées, pouvant permettre aussi bien une insertion professionnelle, qu’une poursuite en doctorat. L’objectif de la formation est donc double :

• Former des spécialistes en calcul des structures, ayant une excellente maîtrise des logiciels industriels et  répondant dès leur sortie aux besoins modernes des grandes ou moyennes entreprises chargées de concevoir ou de contrôler des structures industrielles sollicitées mécaniquement.
• Permettre à l’étudiant ou l'étudiant qui le souhaiterait de s’intégrer aux équipes de recherche les plus performantes dans les domaines du comportement des matériaux et du calcul des structures, que ce soit dans les laboratoires universitaires ou dans l’industrie, en lui donnant une formation conceptuelle moderne et de haut niveau.

Les domaines d’application sont très variés, incluant par exemple les transports, l’aéronautique, l’aérospatiale, l’énergie, le génie civil, la biomécanique et la robotique.

La formation est organisée en partenariat avec l'École Nationale des Ponts et Chaussées et est soutenue par des grands centres de recherche industriels. L'équipe pédagogique est constituée d'enseignantes-chercheuses, d'enseignants-chercheurs, de chercheuses et chercheurs de l'Institut Jean le Rond d'Alembert (Unité Mixte de Recherche Sorbonne Université -  CNRS 7190) rattachée à l'école doctorale SMAER (Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris) de Sorbonne Université, ainsi que d'industrielles et industriels spécialistes de la conception et du calcul de structures mécaniques et de partenaires internationaux.

En 1^ère année : 

• Être titulaire d'une licence générale en Mécanique, Physique, ou Mathématique.

En 2^e année :

• Être titulaire d'un Master 1 en Mécanique, Physique, ou Mathématique,
• Être titulaire d'un diplôme d'ingénieur avec des connaissances validées en Mécanique, Physique, ou Mathématique.

Les candidatures relevant de parcours atypiques, qui ne rentrent pas dans les cas mentionnés ci-dessus, seront  étudiées avec une attention particulière donnée à l’excellence du niveau en Mécanique, Physique ou Mathématiques.

Le parcours prévoit une première année commune. Trois thématiques sont proposés la seconde année :

• M2 - Modélisation et Simulation (MS)
• M2 - Durabilité des Matériaux et des structures (DMS)
• M2 - Analyse Multi-échelles pour les Matériaux et les Structures (AMMS)

Pour des informations détaillées voir les documents suivants:

• Presentation détaillées du Master 2 Mécanique des Solides: Matériaux et Structures
• Catalogue des cours du Master 2 Mécanique des Solides: Matériaux et Structures

Un parcours international est proposé également avec la mécanique des fluides : Computational Mechanics.

Les cours de la première année (M1) ont lieu sur le campus Pierre et Marie Curie (Jussieu) de Sorbonne Université. Ils incluent un tronc commun avec les autres parcours de la mention Mécanique.

 Les principaux débouchés professionnels sont :

• les départements Calcul, Structures ou Mécanique des directions R&D des grands groupes industriels des secteurs aéronautique, automobile, génie civil, espace, nucléaire, transports, énergie,... (EDF, CEA, Safran, Framatome, Renault, PSA, EADS, Dassault Aviation, Technip, IFP, SNCF, CETIM, Lafarge, ANDRA, Total, ...) ;
• les moyennes entreprises ou start-ups de haute technologie nécessitant des experts en calcul et modélisation des matériaux et des structures pour la conception et l’optimisation des produits, l’élaboration de matériaux innovants, les outils de l’investigation physique des matériaux ;
• l’industrie cimentière, les bureaux d’études spécialisés dans les constructions et les ouvrages du Génie Civil ;
• les sociétés de service en informatique spécialisées dans le développement de logiciels de simulation numérique et/ou dans la sous traitance auprès des grands groupes ;
• la poursuite en thèse pour une carrière de recherche académique ou industrielle. Les thèses s’effectuent dans le cadre de partenariats entre des laboratoires universitaires et de grands groupes industriels sous financement CIFRE ou avec des bourses de thèse proposées par le Ministère de la Recherche, le CNRS ou des grands Centres de Recherche (IFSTTAR, CEA, ONERA, IFREMER, ... ). 

Master 1

Master 2

Le cursus aborde, en 1^ère année, les connaissances de base de la mécanique des milieux continus, du comportement des matériaux, des phénomènes de propagation d'ondes et vibrations et des méthodes numériques associées aux modèles mécaniques. Après ces enseignements de tronc commun mécanique, des cours d'orientation en Master 1 offrent une perspective et préparent les étudiantes et étudiants pour les sujets spécifiques de la spécialité présentés en Master 2.

Premier semestre S1 (30 ECTS)

Second semestre S2 (30 ECTS)

Pour le détail des différentes unités d'enseignement se référer au document ci-dessous :

• Catalogue des cours du Master 1 Mécanique des Solides: Matériaux et Structures

Emploi du temps

La Thématique Modélisation et Simulation a pour vocation de délivrer une formation approfondie en modélisation et simulation numérique des phénomènes physiques rencontrés dans le domaine de la mécanique des solides. L’étudiant ou l'étudiante diplômée possèdera une solide maîtrise des concepts de mécanique des milieux continus, une bonne connaissance des grandes classes de matériaux, une formation aux méthodes avancées en mécanique de la rupture et de l’endommagement, des bonnes connaissances sur les méthodes de résolution numérique de problèmes linéaires et non linéaires, ainsi qu’une pratique opérationnelle de la simulation sur ordinateurs.

Parmi les cours de spécialisation, le module Pratiques de codes de calculs des structures et applications (obligatoire) a pour but de développer la pratique numérique des concepts et méthodes introduites dans les cours de tronc commun et de former les étudiantes et étudiants à l’utilisation avancée des codes de calculs de structures utilisés en contexte industriel (Abaqus) sur les problèmes de plasticité, homogénéisation, rupture, couplages multiphysiques, calculs non-linéaires. Ce module aura lieu en parallèle des cours de tronc commun. Les autres options de spécialisation sont au choix parmi des sujets spécifiques à la thématique (composites ou stabilité des structures), un projet encadré en groupes sur un sujet industriel ou académique, ou une ouverture vers le couplage fluides-structures en  biomécanique, mutualisé avec le Master en Mécanique des Fluides et Computational Mechanics de Sorbonne Université.

Programme

15 ECTS de tronc commun

• Mécanique de la rupture (3 ECTS, TC)

• Comportements non-linéaires des solides (3 ECTS, TC)

• Calcul numérique des solides et structures non-linéaires (3 ECTS, TC)

• Introduction à l’homogénéisation en mécanique des milieux continus (3 ECTS, TC)

• Image-based experimental analysis of materials and structures (3 ECTS, TC)

9 ECTS de spécialisation dont

• Pratiques de codes de calculs des structures et applications (6 ECTS, MS)

• Une unité de 3 ECTS au choix parmi :
  - Structures composites : conception et optimisation (3 ECTS, MS)
  - Stabilité des structures (3 ECTS, MS)

6 ECTS électifs

• Elasticité et résistance des matériaux hétérogènes (AMMS - 3 ECTS)

• Approches multi-échelles de la plasticité des métaux (DMS - 3 ECTS)

• Endommagement (TC - 3 ECTS)

• Fatigue des matériaux et des structures (TC - 3 ECTS)

Légendes : (TC) Cours du Tronc Commun; (MS) Cours propres à la thématique MS; (AMMS) Cours propres à la thématique AMMS; (DMS) Cours propres à la thématique DMS.

La thématique Durabilité des Matériaux et des Structures vise à former des personnelles et professionnels de haut niveau scientifique, susceptibles de prendre en charge les problématiques de durabilité des installations futures et d’identification de l’état des installations existantes afin de déterminer la durée de vie résiduelle et de décider d’éventuels renforcements ou d’optimiser une politique de maintenance. Les aspects prise en compte de l’aléas et analyse des conséquences éventuelles d’un accident seront particulièrement étudiés. Les applications concerneront les ouvrages d’art (Ponts, tunnels, routes, ...), les ouvrages pour la production ou le stockage d’énergie (Barrages, STEP, réacteurs nucléaires à eau pressurisée, éoliennes offshore ou on shore, ...) et les bâtiments. A l’issue de la formation les étudiantes et étudiants  maîtriseront les principaux modèles de vieillissement des matériaux et des structures, sauront mettre en œuvre une démarche d’identification de l’état d’une structure ancienne, connaîtront les principales méthodes pour la prise en compte de l’aléas des matériaux, des chargements ou lié à l’ignorance de la connaissance précise de l’état d’une structure. Ils sauront en déduire une probabilité d’accident ou de durée de vie d’un ouvrage et poser rationnellement un problème d’optimisation d’une politique de renforcement ou de maintenance. Les débouchés de cette formation pourraient être une thèse dans un laboratoire de recherche ou un poste dans un centre de recherche ou un bureau d’études industriel ou de génie civil prenant en charge l’étude de la durée de vie résiduelle des structures, des renforcements d’ouvrages ou d’optimisation des politiques de maintenance.

Voir aussi le site de l'ENPC : http://www.enpc.fr/master-dms-durabilite-materiaux-structures

Programme

12 ECTS tronc commun. Les cours de TC obligatoires pour cette thématique sont :

• Mécanique de la rupture (3 ETCS, TC)
• Endommagement (3 ETCS, TC)
• Fatigue (3 ETCS, TC)
• Introduction à l’homogénéisation en mécanique des milieux continus (3 ETC, TC)

12 ECTS de spécialisation

• Enjeux des accidents nucléaires graves / Séminaire Enjeux de l’électricité dans les systèmes énergétiques (3 ECTS, DMS)
• Physique et exploitation des REP (3 ECTS, DMSE)
• Identification et suivi en service des structures de génie civil et des grands systèmes (3 ECTS, DMS)
• Ingénierie des incertitudes en mécanique (3 ECTS, DMS)

6 ECTS électifs

• Approches multi-échelles de la plasticité des métaux/Durabilité des bétons (3 ECTS, DMS)
• Modélisation et simulation des équipements des structures : application à l’analyse sismique (3 ECTS, DMS)
• Autres cours des parcours AMMS, MS et du TC. 

Légende : (TC) Cours du Tronc Commun ; (MS) Cours propres à la thématique MS ; (AMMS) Cours propres à la thématique AMMS ; (DMS) Cours propres à la thématique DMS. 

À travers les différents cours proposés dans cette thématique, on souhaite former les étudiantes et étudiants à la modélisation mécanique des matériaux et des structures en intégrant les propriétés de leurs différents constituants et les informations sur leur agencement à différentes échelles de l’espace. Les applications des différentes démarches d’analyse présentées dans l’ensemble des cours concernent les domaines du Génie Civil, du Génie Mécanique et plus largement de l’Industrie. On s’intéressera plus particulièrement aux matériaux cimentaires, aux géomatériaux (sols, roches) et aux structures multi-couches (fibre-résine, bois lamellé-collé, acier-élastomère). Cette formation par la recherche répond pleinement aux exigences d’une candidature à la réalisation d’un travail de doctorat en Mécanique et Structures, mais elle constitue également un complément de formation sur des thématiques de recherche d’actualité susceptible d’intéresser de futures ou futurs ingénieurs.

Voir aussi le site de l'ENPC : http://www.enpc.fr/master-approches-multi-echelles-pour-les-materiaux-et-les-structures-amms

Programme

15 ECTS Tronc Commun. Les cours de TC obligatoires pour cette thématique sont :

• Mécanique de la rupture (3 ECTS, TC)
• Comportements non-linéaires des solides (3 ECTS, TC)
• Calcul numérique des solides et structures non-linéaires (3 ECTS, TC)
• Introduction à l’homogénéisation en mécanique des milieux continus (3 ECTS, TC)
• Image-based experimental analysis of materials and structure  (3 ECTS, TC)

9 ECTS de spécialisation

• Elasticité et résistance des matériaux hétérogènes (3 ECTS, AMMS)
• Micro-poro-mécanique appliquée (3 ECTS, AMMS)
• Modélisation des structures multi-couches (3 ECTS, AMMS)

6 ECTS électifs

• Endommagement (3 ECTS, TC)
• Approches multi-échelles de la plasticité des métaux/Durabilité des bétons (3 ECTS, DMS)
• Homogénéisation en calcul à la rupture (3 ECTS, AMMS)
• Méthodes d’identification des paramètres de modèles (3 ETCS, AMMS)

Légende : (TC) Cours du Tronc Commun; (AMMS) Cours propres à la thématique AMMS; (DMS) Cours propres à la thématique DMS. Voir le Catalogue des cours pour les détails.