How To Characterise Performance In Engineering Freshmen’s Modelling Tasks?

This paper presents a study aiming at characterising engineering freshmen’s performance in modelling tasks, as well as the strategies they adopt to execute them, before and after taking a 3-D modelling course. 97 freshmen in a French engineering school were asked to produce 3-D models of a part, using three views and the product development platform Onshape. The accuracy of their models was assessed using geometrical, dimensional and functional criteria. The students’ performance was also investigated with regards to their modelling strategies. We characterised more specifically the strategies they adopted to constrain the overall length of the part, and pierce the central key groove. We complemented this experiment with spatial visualisation and spatial orientation tests, to explore the potential relation between modelling performance and spatial ability. We identified two strategies for piercing the key groove and three for defining the total length of the part. We observed that the latter was linked to the students’ spatial ability, unlike the key groove piercing strategy. We observed a significant increase in the number of students who adopted an efficient strategy to define the length of the part after the 3-D modelling course. This increase seems to indicate that more students were able to take into account visual information regarding size. We nevertheless observed a lack of progression in the ability to dimension this element accurately. This confirms the unchanging need for teaching students, as well as pupils, how to read and interpret 2-D information

Response phase mapping of nonlinear joint dynamics using continuous scanning LDV measurement method

AIP PublishingInternational audienceThis study aims to present a novel work aimed at locating discrete nonlinearities in mechanical assemblies. The long term objective is to develop a new metric for detecting and locating nonlinearities using Scanning LDV systems (SLDV). This new metric will help to improve the modal updating, or validation, of mechanical assemblies presenting discrete and sparse nonlinearities. It is well established that SLDV systems can scan vibrating structures with high density of measurement points and produc e highly defined Operational Deflection Shapes (ODSs). This paper will present some insights on how to use response phase mapping for locating nonlinearities of a bolted flange. This type of structure presents two types of nonlinearities, which are geometr ical and frictional joints. The interest is focussed on the frictional joints and, therefore, the ability to locate which joint s are responsible for nonlinearity is seen highly valuable for the model validation activities

Standardized CycleGAN training for unsupervised stain adaptation in invasive carcinoma classification for breast histopathology

Generalization is one of the main challenges of computational pathology. Slide preparation heterogeneity and the diversity of scanners lead to poor model performance when used on data from medical centers not seen during training. In order to achieve stain invariance in breast invasive carcinoma patch classification, we implement a stain translation strategy using cycleGANs for unsupervised image-to-image translation. We compare three cycleGAN-based approaches to a baseline classification model obtained without any stain invariance strategy. Two of the proposed approaches use cycleGAN's translations at inference or training in order to build stain-specific classification models. The last method uses them for stain data augmentation during training. This constrains the classification model to learn stain-invariant features. Baseline metrics are set by training and testing the baseline classification model on a reference stain. We assessed performances using three medical centers with H&E and H&E&S staining. Every approach tested in this study improves baseline metrics without needing labels on target stains. The stain augmentation-based approach produced the best results on every stain. Each method's pros and cons are studied and discussed in this paper. However, training highly performing cycleGANs models in itself represents a challenge. In this work, we introduce a systematical method for optimizing cycleGAN training by setting a novel stopping criterion. This method has the benefit of not requiring any visual inspection of cycleGAN results and proves superiority to methods using a predefined number of training epochs. In addition, we also study the minimal amount of data required for cycleGAN training

Enseignement de masse et pédagogie inversée

Le papier concerne la modification de l'offre d'enseignement en école d'ingénieur (niveau L3) pour des promos d'étudiants importantes en nombre. La modification présentée concerne le passage d'un format classique CM/TD à un enseignement par CMA (cours magistraux appliqué) s'appuyant sur la mise en place d'une pédagogique inversée. Le papier présentera les modifications d'emploi du temps, les conséquences sur les programmes et les scénarios d'enseignements. Les résultats comparés des deux méthodes d'enseignement seront également présentés et discutés

Un cadre pour la réduction de modèle dans la simulation de structures assemblées

Les assemblages boulonnés influencent fortement l'amortissement et la rigidité des structures. Malheureusement, leur comportement mécanique reste difficile à prédire, principalement parce que les phénomènes physiques impliqués se produisent avec des échelles très différentes, taille des zones du contact réel et longueur d'onde des modes de vibration. Cela rend la méthode des éléments finis classiques difficile à utiliser parce que dans les zones de contact, le maillage doit être fin, alors qu'il peut être grossier ailleurs. Pour surmonter ces difficultés, le but de cet article est d'utiliser une décomposition en deux sous-domaines qui permet de travailler avec deux niveaux de discrétisation spatiale différents. La première idée consiste à résoudre alternativement les problèmes écrits sur les deux sous-domaines jusqu'à convergence. Ceci est fortement inspiré de la méthode LATIN mais adapté à l'étude des vibrations périodiques en utilisant la méthode de l'équilibrage harmonique (HBM) couplée à celle de l'algorithme ""alternating frequency time"" (AFT). La deuxième idée de ce travail est de réduire l'ordre du modèle en utilisant une projection sur base réduite (méthode de Ritz) et des méta-modèles couvrant le sous-espace qui contient les solutions

Dynamique des structures : étude des effets du micro-glissement dans les assemblages

Cette étude traite de l’amortissement dû aux micro-glissements dans les assemblages de structures. Un nouveau cas d’étude de l’amortissement dans les structures assemblées a été proposé et justifié. Le modèle de structure proposé est un modèle de poutres assemblées dont la position des interfaces est originale. Cette structure est bi-encastrée composée de trois poutres successives. Les poutres sont reliées par deux interfaces planes. Les trois parties demeurent liées à l'aide d'une charge axiale N et de la friction entre les deux parties en contact. La principale motivation du choix de cette structure, est de permettre le découplage des contraintes normales et tangentielles dans les interfaces, le montage retenu nous permet donc d’obtenir des conditions de contraintes particulières dans les interfaces placée en ces points à savoir : une contrainte normale constante et une contrainte tangentielle dynamique. La conception de la structure expérimentale est présentée, justifiée et comparée par rapport aux dispositifs présents dans la littérature. Le dispositif d'essai est ensuite présenté : des patchs piézoélectriques ont été collés sur la structure afin d'exciter le premier mode de vibration, des capteurs permettent d'obtenir la charge normale dans les interfaces et de mesurer le mouvement transversal. Afin d’isoler les effets de l’amortissement dû aux seuls glissements partiels dans les interfaces étudiés, le comportement vibratoire d'une structure monolithique puis d’une structure assemblée de géométrie identique sont étudiées. Ainsi, les effets des interfaces sur la dynamique de la structure et la présence d'amortissement par micro-glissement sont mis en évidence expérimentalement. La contribution d’une fonction de dissipation définie précédemment, permettant la modélisation de l'amortissement par une étude dynamique globale est comparée aux résultats expérimentaux. Afin de simuler plus précisément ces effets, une modélisation prenant en compte les défauts de forme des surfaces en contact est menée

Simulation vibratoire des structures assemblées sous excitation harmonique

Ce travail porte sur les méthodes de calcul pour la simulation de structures assemblées. L'objectif est de comparer différentes méthodes pour la résolution des équations différentielles non-linéaires qui régissent le comportement de ces structures dans les domaines temporel et fréquentiel. Le fil rouge de la comparaison est une structure simple pour laquelle nous disposons de résultats numérique et expérimentaux. La réponse de la structure sous une excitation harmonique est étudiée en considérant le régime transitoire puis en ne calculant que le régime permanent. La discussion porte les formulations différentes des éléments de Jenkins, avec et sans régularisation, adapté à chaque type de simulation, en terme de précision, de temps de calcul et de facilité d'utilisation dans les algorithmes standards de calcul

Conception robuste de dispositifs d'amortissement intégrant des matériaux viscoélastiques

Le travail proposé vise à fournir une boîte à outils pour la conception de dispositifs d'amortissement intégrant des matériaux viscoélastiques. Le cas d'application étudié est un stabilisateur d'image optique où ces matériaux assurent l'amortissement et la flexibilité du système afin d'isoler les éléments optiques des vibrations et des chocs. Une stratégie est ainsi proposée pour prendre en compte le comportement des matériaux viscoélastiques dans différents types de simulations: analyse modale, réponse fréquentielle ou réponse temporelle. Pour atteindre cet objectif, les éléments viscoélastiques sont décrits à l'aide d'un modèle de Maxwell généralisé, et le modèle dynamique à résoudre est ré-écrit sous une formulation d'état originale. Afin de réduire le coût de calcul, celle-ci est associée à une stratégie de réduction de modèle. Comme les matériaux viscoélastiques sont très sensibles aux variations de température notamment, le modèle a été adapté pour prendre en compte les différents champs de température sur les plages de sollicitation considérées. Les différents résultats obtenus sont présentés et comparés à des données expérimentales pour valider les démarches. Dans un contexte où la température varie, et donc la performance des isolants est incertaine, un choix optimal robuste de la conception est étudié pour assurer l'efficacité des systèmes isolants

Jeu de rôle autour du laboratoire d'essais virtuels

Cette activité pédagogique intervient dans le cursus de formation initiale de l'école d'ingénieurs Supméca. Constatant les difficultés rencontrées par les étudiants pour lier les différents modules de formations : calcul de Structures, mécanique des matériaux, modélisation, Mécanique du solide rigide; considérant également les difficultés de communication entre le monde de la simulation et le monde de l'expérimentation; les auteurs mènent depuis quelques années une expérience pédagogique qui revêt la forme d'un jeu de rôle durant 12 séances avec une trentaine d'étudiants de dernière année. Ce jeu consiste à se mettre dans la peau des ingénieurs chargés de développer les méthodes de simulation reproduisant les essais préconisés par la norme sur les cadres de bicyclettes tout-terrain. Les étudiants constituent des groupes de 6 formés d'un ingénieur CAO chargé de produire des 'prototypes numériques', d'ingénieurs structures chargés de simuler en utilisant la méthode des éléments finis des cas de charges de fatigue et les cas d'impact, d'ingénieurs chargés d'évaluer les performances en franchissement et en roulage du cadre de vélo et d'un coordinateur chargés de la gestion et des échanges de données dans le cycle de conception. La première phase du projet est dédiée à la mise en place de procédures d'essais virtuels. Dans cette phase, les enseignants jouent le rôle d'un bureau d'audit indépendant chargé de certifier les procédures d'essai. En fin de projet, les étudiants consacrent une journée complète dite 'speed testing' à jouer leurs procédures sur un cadre de bicyclette qu'ils ont découvert le matin même. La présentation décrira aussi bien le contenu scientifique et technique de la formation que le scénario de cette pédagogie originale