Département de Mécanique


Les méthodes

Quelles sont les méthodes à la disposition des ingénieurs confrontés, en recherche et développement ou durant la phase de conception d’un produit, à la nécessité de comprendre et/ou de maîtriser des phénomènes physiques ? Quelles sont celles sur lesquelles reposent les activités des chercheurs en Mécanique ? Répondre succinctement à ces questions est l’objet de la présente section. Il est à souligner que les méthodes qui seront évoquées ne sont pas propres à la Mécanique, de même que certaines sont au cœur de la démarche scientifique d’une manière générale. Par ailleurs, aussi bien en recherche et développement, en conception, qu’en recherche, il y a complémentarité entre les méthodes utilisées.

Expérimentation

L’expérimentation est une méthode scientifique reposant sur l’expérience. Nécessairement en liaison avec une théorie, elle permet d’en vérifier une ou des hypothèses. Menée en général au sein d’un laboratoire de recherche, et ce moyennant un protocole précis, elle consiste à collecter des données (résultats de mesure) relatives au phénomène à étudier.

 

machine d'essai de traction               soufflerie de laboratoire               tribomètre de freinage

Essais

Qui n’a jamais entendu parler des « crash-tests » de l’industrie automobile ? Le but de cet essai est de connaître le comportement d’une automobile lors d’une collision, la préoccupation première étant la sécurité des passagers. Tout aussi connus sont les essais en soufflerie. Ici, l’objectif est de déterminer les performances aérodynamiques de la maquette ou du prototype (avion, automobile, etc.).

 

crash test dans l'industrie                    maquette d'avion en soufflerie

Modélisation

La modélisation est une méthode scientifique consistant à construire une représentation du réel, c’est-à-dire un modèle. Elle répond à la double nécessité de comprendre et de prédire. La recherche de simplifications (se traduisant par des hypothèses) est inhérente à cette activité. Il est impossible de représenter d’une manière absolue le réel, si tant est qu’une telle démarche présente un quelconque intérêt. L’usage des mathématiques est incontournable. On parle alors de modèle mathématique ou de modèle physico-mathématique.

 

équations mathématiques

Simulation numérique

Les modèles mathématiques évoqués précédemment admettent rarement des solutions analytiques. D’où le recours à des techniques dites « numériques » dont le principe est de substituer aux opérateurs différentiels des opérateurs algébriques. Elles permettent alors d’obtenir des solutions approchées et débouchent sur des programmes informatiques (souvent appelés logiciels ou « codes » de calcul). En milieu industriel, la simulation numérique est un outil de prédiction incontournable.

 

calculateur               simulation numérique de l'écoulement autour d'un avion               simulation numérique d'un crash test

Des méthodes complémentaires