VUIBERT
A. Caignot • V. Crespel • M. Dérumaux • C. Garreau
B. Martin • A. Redondo • S. Roux


SCIENCES
INDUSTRIELLES
DE L’INGENIEUR
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Ressources complémentaires gratuites en ligne
 Avant-propos


Cet ouvrage vous propose, en un seul volume, toutes les clés nécessaires pour réussir
votre année de Sciences industrielles de l’ingénieur.

Cours complet
Rigoureusement conforme aux nouveaux programmes, il contient tous les outils pour
acquérir les connaissances et les savoir-faire indispensables.

Fiches de synthèse et de méthodes
Pour une révision efficace avant les kholles ou les épreuves, l’essentiel du cours est pré-
senté de manière synthétique sous forme de fiches de révision et complété par de nom-
breux conseils méthodologiques pour acquérir les bons réflexes.

Vrai/faux
Première étape vers l’entraînement, des vrais/faux vous permettent de tester rapide-
ment la compréhension du cours.

Exercices d’application
Application directe du cours, ces nombreux exercices sont assortis d’un corrigé détaillé.
Chacun à un niveau de difficulté clairement identifié : , ou .

Sujets de concours
Pour se mettre en situation d’épreuves, une sélection d’exercices extraits de sujets de
concours vous est proposée. Tous ces exercices sont intégralement corrigés.


Des ressources complémentaires
sont disponibles, à l’adresses du livre, sur
www.vuibert.fr




III
 Table des matières



Préface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII

Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX


I. Contrôle des systèmes asservis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Chapitre 1. Performances des systèmes asservis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Validation des performances d’un système asservi 3 – 2. Précision des systèmes asservis 4
– 3. Stabilité des systèmes asservis 9 – 4. Élaboration de modèles approchés 15 – Synthèse et
méthodes 18 – Exercices 20 – Corrigés 36

Chapitre 2. Conception de la commande d’un système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1. Synthèse des correcteurs 47 – 2. Architectures fonctionnelles élaborées 63 – 3. Mesure des
grandeurs et filtrage 65 – Synthèse et méthodes 68 – Exercices 70 – Corrigés 90

Chapitre 3. Éléments de modélisation des systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
1. Modélisation des phénomènes non linéaires 105 – 2. Modélisation acausale et modélisation cau-
sale 109 – 3. Commande des actionneurs électriques alternatifs 113 – 4. Variateurs de vitesse 126
– Synthèse et méthodes 130


II. Commande numérique des systèmes embarqués . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Chapitre 4. Systèmes à évènements discrets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
1. Structure des programmations logicielles 135 – 2. Définition d’un système à événements
discrets 136 – 3. Syntaxe du diagramme d’état en langage SysML 136 – 4. Syntaxe du diagramme
d’activité en langage SysML 142 – 5. Description logique du comportement d’un système 143
– 6. Démarche de développement 146 – 7. Bibliographie 149 – Synthèse et méthodes 150 –
Exercices 152 – Corrigés 161

Chapitre 5. Architectures distribuées et protocoles de communication . . . . . . . . . . . . . . . 169
1. Introduction aux réseaux de communication 169 – 2. Caractéristiques des réseaux 171 –
3. Description de bus standards 174 – 4. TCP/IP 181 – Synthèse et méthodes 191 – Exercices 193
– Corrigés 200




IV
 Table des matières


III. Théorie des mécanismes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Chapitre 6. Modèles de liaisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
1. Introduction 207 – 2. Modélisation géométrique des liaisons 207 – 3. Modélisation dynamique
des liaisons 208 – 4. Modèles normalisés de liaisons 210

Chapitre 7. Mobilité et hyperstaticité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
1. Introduction 217 – 2. Hypothèse, définitions et buts de l’étude 217 – 3. Chaînes, boucles et
structures hybrides 222 – 4. Degré d’hyperstaticité d’un modèle 224 – 5. Cas des problèmes
plans 227 – Synthèse et méthodes 228 – Exercices 230 – Corrigés 241


IV. Dynamique et énergétique des systèmes de solides indéformables . . . . . . . . 253

Chapitre 8. Introduction et hypothèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
1. Introduction et positionnement du cours 255 – 2. Définitions et hypothèses 257

Chapitre 9. Cinétique du solide indéformable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
1. Introduction 259 – 2. Point physique d’un solide 259 – 3. Les torseurs cinétique et dynamique
galiléens d’un solide 260 – 4. Cas d’un système à masse conservative 261 – 5. Moment cinétique
galiléen en un point donné 264 – Synthèse et méthodes 279 – Exercices 281 – Corrigés 286

Chapitre 10. Dynamique des systèmes de solides indéformables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
1. Introduction 289 – 2. Principe Fondamental de la Dynamique (PFD) 289 – Synthèse et mé-
thodes 299 – Exercices 301 – Corrigés 309

Chapitre 11. Énergétique des systèmes de solides indéformables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
1. Justification et limites des méthodes énergétiques 321 – 2. Énergie cinétique galiléenne 322 –
3. Puissance transmise par une action mécanique extérieure 325 – 4. Puissance des inter-efforts
entre deux solides 326 – 5. Le théorème de l’énergie cinétique 327 – 6. Quelques ordres de
grandeur 328 – 7. Notion de rendement 331 – Synthèse et méthodes 334 – Exercices 336 –
Corrigés 344


V. Matériaux et comportement des structures sous charges statiques . . . . . . . . . 349

Chapitre 12. Matériaux : classification et domaines d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
1. Introduction 351 – 2. Classification des matériaux 351 – 3. Les métaux et leurs alliages 355 –
4. Les polymères 364 – 5. Les céramiques 365 – 6. Les composites 366 – 7. L’essai de traction 367
– Synthèse et méthodes 371

Chapitre 13. Résistance des matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
1. Introduction 375 – 2. Hypothèses et principes fondamentaux de la résistance des matériaux
(RdM) 376 – 3. Modélisation des liaisons et des actions mécaniques
extérieures 379 – 4. Modélisation des actions mécaniques intérieures 381 – 5. Modélisation des
déplacements et des déformations 390 – 6. Démarche d’étude des sollicitations simples 394 –




V
Table des matières


7. La traction/compression 395 – 8. La torsion (poutres à section circulaire) 400 – 9. La flexion
simple 405 – 10. Concentration de contraintes 413 – 11. Critères de dimensionnement 415
– 12. Structures surcontraintes dites hyperstatiques 415 – Synthèse et méthodes 419 – Exer-
cices 422 – Corrigés 436

Chapitre 14. Introduction à la démarche de sélection des matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . 455
1. Introduction 455 – 2. Démarche de sélection 462

Chapitre 15. Annexe : caractéristiques géométriques des sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
1. Caractéristiques géométriques des sections droites 475 – Synthèse et méthodes 481


VI. Modélisation par le langage SysML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
1. Introduction 485 – 2. Présentation de l’Ifremer 485 – 3. Définition du besoin 486 – 4. Objectif
de l’étude proposée 487




VI
 Préface


Depuis leur création à la fin du XIXe siècle (par Henri Vuibert, alors plus jeune agrégé de ma-
thématiques de France) les Éditions Vuibert proposent des manuels scientifiques rédigés par les
meilleurs auteurs, tous professeurs passionnés par leur discipline et leur enseignement.
Ce fut donc avec un très grand plaisir que je fus contacté pour diriger une nouvelle collec-
tion d’ouvrages scientifiques destinés aux étudiants préparationnaires, en adéquation avec les
nouveaux programmes de la rentrée 2013.
Nous avons réuni pour cette tâche difficile des auteurs de grand tal...