Ressources

Mis à jour le 13 novembre 2024

Cette page a pour but de rassembler un ensemble de ressources (sites web, ouvrages, cours, codes…) disponibles traitant de la mécanique des solides et des matériaux au sens large. Certaines s’adressent spécifiquement à notre communauté scientifique et d’autres sont tout public.

Jeux (pour les élèves et enseignants du collège et du lycée) 

Purdue University propose un « mod » pour le célèbre jeu vidéo Minecraft qui permet de simuler la réponse élastique de constructions. Conception de ponts ou biomécanique, les possibilités sont vastes. Voir ici et ici (en anglais). Pour les spécialistes : il s’agit d’une simulation SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). Des block spéciaux sont utilisés pour la structure à simuler. Une fois la simulation faite, leur couleur indique au choix la contrainte ou la déformation.

Il existe par ailleurs un plugin (à installer sur serveur) fondé, lui, sur la méthode des éléments finis, disponible ici : FEMC | SpigotMC – High Performance Minecraft. Tous les blocks Minecraft peuvent être utilisés. La déformation peut être amplifiée pour la visualisation (les blocks sont alors déplacés en conséquence).

Il existe également plusieurs jeu dont le but est de dessiner des ponts et de vérifier s’ils tiennent sous leur propre poids et au passage d’un véhicule (camion, train) en utilisant des calculs de poutre. Bridge Building Game est très simple d’utilisation, accessible à partir de la 5e. Il est disponible en français ici.

Bridge Designer (voir ici) est une alternative plus complète (et plus complexe !) en anglais, destinée plutôt au niveau lycée. On peut, par exemple, y choisir le matériau de la poutre, ou opter pour des poutres creuses plutôt que pleines.

 

Quelques vidéos tout public en français

Les vidéos du « Blob » de la Cité des Sciences et de l’Industrie et du Palais de la Découverte sont très courtes (3 ou 4 minutes) et montrent la structure de la matière à toutes les échelles :

  1. le plastique ;
  2. le bois ;
  3. le béton ;
  4. l’acier ;
  5. l’aluminium ;
  6. le laiton ;
  7. et l’argile ;

La série « Qu’est-ce qu’on fabrique ? » propose des vidéos un peu plus longues (10 à 20 minutes). Nous recommandons particulièrement les épisodes suivants :

  1. introduction à l’univers des matériaux ;
  2. voyage au cœur de la matière ;
  3. généralités sur les propriétés et propriétés générales ;
  4. les propriétés mécaniques ;
  5. température, chaleur et énergie ;
  6. aux origines des propriétés mécaniques : module et résistance idéale ;
  7. les défauts dans les matériaux ;
  8. à l’origine du comportement des métaux : plasticité et résistance ;
  9. rupture, ténacité et résilience ;

 

Quelques vidéos tout public en anglais

La série « The efficient engineer » propose  des vidéos de vulgarisation d’une dizaine de minute, mais en anglais. On y traite des propriétés mécaniques des matériaux notamment dans les épisodes suivants :

  1. an introduction to stress and strain ;
  2. understanding material strength, ductility and toughness ;
  3. understanding torsion ;
  4. understanding buckling ;
  5. understanding metals ;
  6. understanding conduction and the heat equation ;
  7. understanding Young’s modulus ;
  8. understanding Poisson’s ratio ;
  9. understanding viscosity ;
  10. understanding the finite element method ;
  11. the incredible properties of composite materials.

La vidéo historique de Lawrence Bragg propose un modèle à base de bulles de savon pour représenter et visualiser la structure du métal. En particulier, on comprend comment les défauts participent à sa déformation. On visualise, par exemple, le mouvements des dislocations. L’expérience est faisable « à la maison » avec un mélange savonneux. Il faut réaliser les bulles de taille très régulières, ce qu’on peut faire à l’aide d’une seringue équipée d’une aiguille.

 

Cours en vidéo (niveau fin du lycée et début des études supérieures)

Les cours de physique de Walter Lewin, du MIT, sont assez extraordinaires. Ils s’adressent à des étudiants de terminales et au-delà. Ils sont construits d’une manière particulièrement pédagogique, et comprennent des expériences réalisées en direct (certaines reproductibles « à domicile » avec peu de matériel). Ils sont en anglais (très clair), mais YouTube propose un sous-titrage en français si besoin. L’ensemble des cours est disponible ici et plus spécifiquement ceux de mécaniques ici.  Les cours les plus intéressants, pour nous mécaniciens des solides et des matériaux, sont les suivants :

  • le cours sur les lois de Newton ;
  • le cours sur les ressorts et les pendules ;
  • le cours sur le travail, l’énergie potentielle, l’énergie cinétique et la conservation de l’énergie ;
  • le cours sur la quantité de mouvement et sa conservation ;
  • le cours sur l’équilibre statique ;
  • le cours sur l’élasticité et le module d’Young, qui inclut une introduction à la plasticité ;
  • et le cours sur la chaleur et la dilatation thermique.

 

Cours (niveau études supérieures)

Voici quelques ressources de cours intéressantes :

  • MyMOOC : des cours de mécanique proposés par diverses écoles et universités, souvent en français
  • (lien à venir) Cours en mécanique, matériaux et structures (ENSMP, EMSE, INPL)
  • http://sitasido.ec-lyon.fr/ Cours de mécanique (site à Sido) en français

 

Codes de calcul

– https://lma-software-craft.cnrs.fr/ CraFT, code FFT développé au LMA
– https://amitexfftp.github.io/AMITEX/index.html  AMITEX, code FFT parallèle (MPI) développé au CEA
– http://zset-software.com/ Z-Set (ZéBuLoN), code EF développé au CDM et à l’ONERA
– https://fenicsproject.org/ FEniCS, code EF libre
– https://damask.mpie.de/ DAMASK, librairie interfaçable avec divers solveurs numériques

 

Génération de microstructures

– https://neper.info/ Neper, développé par Romain Quey (CNRS/Ecole des Mines de St-Etienne)
– https://github.com/nasa/puma PuMA, développé par la NASA
– https://docs.microstructpy.org/en/latest/ MicroStructPy, développé par Kip Hart et Julian Rimoli à GeorgiaTech
– http://dream3d.bluequartz.net/ DREAM.3D, développé par BlueQuartz Software, Ohio State University et Carnegie Mellon University
– https://danielniblett.com/porous-microstructure-generator/ PMG, développé par Daniel Niblett à Newcastle University

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