CONCOURS DE RECRUTEMENT DE PROFESSEURS DU CADRE DE L'ENSAM
PROGRAMMES
Construction mécanique
ÉPREUVES ÉCRITES
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe)
PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Concours interne)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place)
Le projet se rapporte à une pièce, à une série d'organes, à une machine ou à une construction métallique. Il comporte deux parties d'égal coefficient :
Une étude mécanique, en vue de l'établissement d'un avant-projet, avec schémas croquis et mémoire explicatif (temps conseillé : trois heures) ;
Un dessin d'ensemble et de détails ;
Des questions pourront être posées sur le choix des matériaux, l'obtention des pièces brutes, la fabrication.
1. Matériaux
Propriétés des matériaux utilisés en construction mécanique. Choix en fonction des contraintes sur l'usinage.
Traitements thermiques : influence sur l'usinabilité, les déformations et les caractéristiques des matériaux.
2. Mécanique des milieux continus
Tenseurs de contraintes : relations de Cauchy, équations d'équilibre, réciprocité, propriétés de l'état de contrainte en un point (contraintes principales, directions principales des contraintes, représentation géométrique, tenseur sphérique et déviateur des contraintes).
Cinématique du milieu continu : champ de déplacement en variables lagrangiennes et eulériennes, trajectoires, lignes de courant, relations déplacements-déformations, champs des vitesses de déformation, dérivées particulaires, équation de continuité.
Lois de comportement : comportement élastique linéaire, isotrope et anisotrope.
Présentation générale du problème d'élasticité.
Etats de contraintes et déformations particuliers (plans et axisymétriques), méthodes de résolution.
Enveloppes épaisses.
Critères d'élasticité.
Mécanique des structures :
Théorie générale des poutres en élasticité linéaire en petites perturbations : approche cinématique, approche statique, formulation analytique du problème, déformations et contraintes généralisées, formulation analytique du problème en déformations et contraintes généralisées.
Flexion simple des poutres : modélisation des contraintes de cisaillement, centre de cisaillement.
Torsion des poutres droites : théorie de Saint-Venant.
Théorèmes de l'énergie, principe des puissances virtuelles.
Etats d'approximation (champ cinématiquement admissible, champ statiquement admissible).
Méthode de Ritz, approche éléments finis des éléments poutres (matrice de rigidité, matrice de souplesse).
Méthode des éléments finis.
Dynamique :
Mécanique analytique : équations de Lagrange.
Stabilité, linéarisation.
Dynamique de solides indéformables, fréquences propres, modes propres, réponse à une excitation par méthode modale et par méthode directe.
Matrices de masse et d'amortissement associées aux éléments poutres.
Dynamique de structures : résolution analytique, méthode des éléments finis.
Equilibrage des rotors.
Mécanique des fluides :
Cinématique des fluides : définitions (lignes de courant, tube de courant, écoulement permanent) ; continuité (équation de continuité, définition du débit) ; mouvement d'un élément fluide ; écoulements particuliers (circulation, écoulement irrotationnel ; potentiel des vitesses, écoulement rotationnel, vecteur tourbillon) ; écoulements bidimensionnels (tracé en bidimensionnel : potentiel, fonction de courant, superposition de deux écoulements Laplace).
Dynamique des fluides incompressibles : équation de la dynamique ; équation de Bernoulli, applications (tube de Pitot, Venturi) théorème des quantités de mouvement ; notion de pertes de charge (pertes singulières, ligne piézométrique).
Ecoulement des fluides réels : notion de viscosité, équation de Navier-Stockes, écoulement laminaire (Poiseuille, Couette ; applications au graissage hydrodynamique, principes du patin et du palier) ; régime d'écoulement laminaire et turbulent, nombre de Reynolds ; pertes de charge en ligne (essais de Nikuradse, équation de Colebrook) ; notions sur la turbulence ; couches limites (longueur de mélange, lois de parois) ; écoulement autour d'un obstacle (formes simples), aérodynamique du profil isolé.
3. Technologie
Voir épreuve E2 ci-après.
4. Techniques de production
Elaboration des produits semi-ouvrés : fonderie, déformations plastiques, mécano-soudure, métallurgie des poudres.
Usinages non conventionnels : électroérosion, électrochimie...
Usinages à l'outil coupant : utilisation des machines classiques et des machines à commande numérique.
Données économiques de la production : calcul des coûts (d'études et de fabrication).
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR (Concours externe et concours interne)
(Durée quatre heures)
Il s'agit d'une épreuve de technologie.
L'adhérence : le frottement : applications adhérence et arc-boutement, frottement de glissement et de roulement, importance de ces phénomènes en construction mécanique et analyse des facteurs à prendre en considération.
La fonction support : applications : analyse des fonctions devant être assurées par un bâti de machine ou de mécanisme et des facteurs influençant le choix d'une structure, du matériau, des formes.
Concentrations de contraintes : endurance : applications : concentration de contraintes, phénomènes de fatigue, influence des concentrations de contraintes sur la tenue en fatigue d'une pièce de machine, amélioration de la tenue en fatigue par modification du tracé d'une pièce.
Généralités sur les liaisons : applications : vue d'ensemble, organes de liaisons.
Guidage circulaire : applications : articulations cylindriques, paliers lisses et roulements.
Guidage rectiligne : applications : par glissement et roulement.
Système vis-écrou dans une transformation de mouvement : applications : par glissement et roulement.
La fonction d'étanchéité : applications : étanchéité statique et dynamique (mouvements de translation et de rotation).
La transmission par courroies : applications : domaine d'utilisation des courroies, principe de fonctionnement des courroies plates ; phénomènes secondaires, comparaison des courroies plates et des courroies trapézoïdales, autres courroies.
Les manchons d'accouplements élastiques : applications : généralités, matériaux élastiques utilisés.
Comportement, exemples types.
Eléments de construction métalliques : applications : les matériaux, les éléments d'assemblage, rivets, boulons ordinaires, boulons HR, soudures, etc.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Concours externe)
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
ÉPREUVES ORALES
O1 : ANALYSE DE DOCUMENTS
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures)
Pas de programme particulier.
O2 : EXPOSÉ PÉDAGOGIQUE
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures avec documents)
Le candidat choisira un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury dans l'une des cinq spécialités du programme ci-dessous (celle-ci sera précisée par le candidat lors de son inscription au concours).
1. Transmission de puissance
Transmissions par dentures (engrenages, réducteurs, boîtes de vitesses,...), par adhérence (poulies, courroies, variateurs, embrayages, freins), fluidiques (moteurs hydrauliques et pneumatiques, obturateurs, coupleurs, accouplements (fixes, élastiques, mobiles, cardan).
2. Structures
Charpentes métalliques (matériaux utilisés, normes, poutres à âme pleine, en treillis) ; bâtiments industriels (ossatures, couvertures,...) ; béton armé (constituants, aciers pour bétons : ancrage, jonctions, réglementation, sollicitations).
3. Machines volumétriques
Conception générale, génération d'une capacité à volume variable ; distribution, remplissage, régulations, équilibrage... ; applications : machines hydrostatiques, compresseurs, moteurs pneumatiques, thermiques.
4. Thermique industrielle
Machines isobares (échangeurs chaudières, réacteurs nucléaires) ; machines isenthalphes (détendeurs, soupapes, purgeurs) ; machines isentropes (turbines à vapeur et à gaz) ; installations industrielles (centrales thermiques, groupes frigorifiques).
5. Machines de production
Architecture mécanique, commande et contrôle des machines de production (études des bâtis : rigidité, résistance) ; étude des guidages : broches, glissière, automatisation, technologie des asservissements.
Entretien, sécurité, lubrification.
Vibrations.
O3 : ENTRETIEN
(Concours interne et concours externe)
(Durée une heure)
Pas de programme particulier.
Mécanique Option Energétique
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Le projet se rapporte à la construction d'une machine ou d'une installation ayant trait au programme de la spécialité. Il comporte deux parties d'égal coefficient :
Une étude théorique de dimensionnement général ;
Un dessin d'ensemble.
Des questions pourront être posées sur le choix des matériaux et les méthodes de réalisation.
PROGRAMME
Le projet fera appel aux connaissances définies par le programme ci-après de l'épreuve E2.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Il s'agit d'une épreuve théorique.
PROGRAMME
1. Mécanique des milieux continus
Cinématique et déformation ; contraintes ; équations générales du mouvement d'un milieu déformable ; élasticité linéaire ; lois de comportement d'un fluide réel, notions de rhéologie ; viscosité dynamique, viscosité cinématique, fluides de Stokes et de Newton ; approximation du fluide non visqueux ; exemples d'écoulements en fluide incompressible non visqueux, écoulements plans à potentiel des vitesses ; analyse dimensionnelle appliquée aux écoulements, nombres sans dimensions, similitude ; exemples d'écoulements en fluide visqueux isotherme : théorie de la couche limite ; couche limite laminaire : solutions exactes de Blasius et solutions approchées ; couche limite turbulente : lois de paroi, de défaut de vitesse, de puissance ; application aux écoulements en conduite et aux écoulements plans.
2. Mécanique des fluides appliquée
Fluides incompressibles non visqueux :
Equations générales de l'hydrostatique et de l'hydrodynamique ; théorème de Bernoulli en écoulement permanent et non permanent. Théorème d'Euler ; applications ; coups de bélier.
Fluides incompressibles visqueux :
Etude pratique des viscosités, mesure ; pertes de charge en conduite, pertes de charge linéaires, étude des divers régimes d'écoulement, courbes de Colebrook, pertes de charge singulières, application au calcul pratique des conduites ; écoulement permanent et uniforme dans les canaux, notions sur les écoulements variés et sur l'analyse de l'écoulement dans un canal rectangulaire de grande largeur ; théorie de lubrification, théorie de coin d'huile, application au calcul des butées et des paliers, lubrification en régime non hydrodynamique, similitude.
Fluides compressibles :
Equations générales, théorème de Barré de Saint Venant, état critique, nombre de Mach, théorème de Hugoniot, tuyères, ondes de choc droite et oblique ; écoulement adiabatique irréversible en conduite, tables et courbes de Fanno, applications, calcul des joints labyrinthes ; notions sur la couche limite en fluide compressible ; écoulements diabatiques réversibles, tables et courbes de Rayleigh.
Aérodynamique :
Aérodynamique des corps géométriques simples ; étude expérimentale des profils aérodynamiques aux faibles vitesses, polaires ; théorie des grilles d'aubes, grilles fixes, mobiles, de compression, de détente ; déflexions et pertes.
3. Thermodynamique appliquée
Application des principes de la thermodynamique à l'étude des machines ; enthalpie utilisable, exergie, anergie, bilan exergétique ; diagrammes thermodynamiques : utilisation pratique des diagrammes relatifs à l'air et aux gaz de combustion, à la vapeur d'eau, aux fluides frigorigènes, à l'air humide ; notions de transmission de chaleur et de calcul des échangeurs, applications de l'analyse dimensionnelle : nombres sans dimensions utilisés dans l'étude de la convection ; étude thermodynamique des compressions et des détentes ; cycles de puissance à vapeur d'eau, cycles à soutirages et resurchauffes, cycles particuliers aux centrales nucléaires ; cycles de puissance à turbines à gaz, cycles combinés gaz-vapeur ; cycles frigorifiques.
4. Dynamique appliquée
Equilibrage dynamique des rotors ; équilibrage des machines alternatives ; irrégularité cyclique, calcul du volant ; vibrations de torsion de vilebrequins et lignes d'arbres ; vibrations de flexion des lignes d'arbres ; vibrations des aubages de turbomachines ; couplage de machines motrices et réceptrices, stabilité, régulation.
5. Machines alternatives et volumétriques
Pompes alternatives, diagrammes, puissances, rendements, cavitation, régulation du débit ; pompes hydrauliques volumétriques, cinématiques, énergétiques ; compresseurs alternatifs, diagrammes, puissance, rendement, compression étagée, régulation ; machines frigorifiques à compression ; moteurs hydrauliques, moteurs à combustion interne, cycles, rendement, pression moyenne, suralimentation.
6. Turbomachines
Généralités sur les turbomachines :
Théorème d'Euler Rateau ; théorème de Bernoulli en mouvement relatif ; similitude, classification des turbomachines selon leur coefficient de vitesse angulaire spécifique ; notions sur les théories bi et tridimensionnelles, calcul aube à aube.
Turbomachines à fluides incompressibles :
Pompes centrifuges, caractéristiques, cavitation, NPSH, problèmes d'exploitation, ventilateurs centrifuges ; pompes et ventilateurs axiaux, théorie élémentaire à partir des triangles de vitesses, calcul à partir de la théorie des grilles d'aubes, équilibre radial, différents types de vortex ; turbines hydrauliques : turbines à action et à réaction.
Turbomachines à fluides compressibles :
Turbosoufflantes et turbocompresseurs centrifuges ; turbosoufflantes et turbocompresseurs axiaux, équilibre radial ; turbines à vapeur et à gaz : étude interne, étages à action et à réaction, détente étagée, auxiliaires d'une centrale thermique : pompes, condenseurs, échangeurs, réfrigérants atmosphériques ; turboréacteurs à simple et double flux, turbopropulseurs.
7. Energies renouvelables
Energie solaire :
Capteurs thermiques et photovoltaïques ; applications de l'énergie solaire : chauffage, pompage, production de froid, production thermodynamique d'énergie mécanique.
Energie éolienne :
Calcul d'une hélice à axe horizontal ; différents types de rotors ; production d'électricité et pompage ; rentabilité.
Biomasse :
Production du biométhane.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
01 : Analyse de documents
(Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
02 : Exposé pédagogique
(Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits des chapitres 2 à 7 inclus du programme de l'épreuve E2.
03 : Entretien
(Durée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Architecture Option Construction civile
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
OBJECTIF DE L' EPREUVE
Mettre en évidence les connaissances, capacités d'analyse, d'exploitation, de décision et d'expression du candidat dans le domaine :
De la conception architecturale ;
Des matériaux ;
Des éléments et composants ;
Des procédés de construction et systèmes constructifs ;
Des techniques de mise en oeuvre ;
De l'organisation des chantiers ;
Des matériels de chantier...
NATURE DE L' EPREUVE
A partir d'un programme, d'une esquisse, éventuellement d'un cahier des charges :
Définir les partis structuraux et constructifs adaptés à la réalisation d'une construction ou d'une partie de celle-ci ;
Etablir des plans d'exécution, faire des dessins, schémas, croquis et commentaires sur les solutions proposées ;
Répondre à certaines questions sur le choix des techniques, technologies, matériaux et leur mise en oeuvre...
PROGRAMME
Matériaux entrant dans les constructions :
Propriétés caractéristiques, classification, essais de contrôle et de caractérisation ;
Comportement dans le temps, entretien, pathologie ;
Matières minérales, matériaux à base de ciments, de plâtre, céramique, verre, matières organiques, bois, matières plastiques, asphalte, bitume, métaux et alliages, aciers, aluminium, cuivre, zinc...
Résistance des matériaux et stabilité des constructions :
Equilibre, stabilité, sollicitations, contraintes, déformations ;
Systèmes structuraux et procédés de résolution graphiques ou analytiques.
Techniques d'assemblage :
Fixation, liaison, jointoiement...
Structures et leurs composants :
Conception, organisation, réalisation ;
Résolution des grandes fonctions : fonder, porter, franchir, stabiliser... ;
Les grandes parties d'une construction : infrastructures, structures de transition, structures courantes.
Partition de l'espace, fermeture, clôture, occultation :
Couvertures, façades, cloisonnement... ;
Menuiseries, vitrerie, quincaillerie...
Habillage, finitions, protection :
Crépi, plâtrerie, enduits, peintures... ;
Revêtements de sols et de murs... ;
Etanchéité.
Equipements et leurs implications sur le gros oeuvre et le second oeuvre :
Ventilation, chauffage, climatisation, conditionnement ;
Distribution et évacuation des fluides, distribution des énergies ;
Ascenceurs et monte-charges, escaliers.
Les fonctions du confort et de la sécurité des constructions :
Eclairage, isolation thermique et acoustique, hydraulique du bâtiment ;
Protection incendie, foudre, effraction... ;
Pathologie des constructions ;
Connaissance des règlements, documents normalisés, DTU
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
Il s'agit d'une épreuve théorique ayant pour but de mettre en évidence chez le candidat la maîtrise des connaissances fondamentales propres aux corps de métiers intervenant dans les diverses phases de l'élaboration d'une construction.
L'épreuve portera sur la justification théorique de dispositions constructives, à partir d'une esquisse de bâtiment fournie au candidat.
PROGRAMME
Résistance des matériaux (structure, béton armé, béton précontraint, charpente métallique...) ;
Thermique du bâtiment ;
Acoustique du bâtiment ;
Hydraulique du bâtiment...
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
01 : Analyse de documents
(Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
02 : Exposé pédagogique
(Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
03 : Entretien (Durée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Génie chimique
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
NATURE DE L' EPREUVE
Le projet se rapporte à la réalisation d'une installation industrielle ayant trait au programme de la spécialité. Il comporte deux parties :
Une étude théorique de dimensionnement général (coefficient 3/4) ;
Un schéma de l'installation avec circulation des courants de matière et d'énergie (coefficient 1/4).
Des questions pourront être posées sur le choix des matériaux, les méthodes de réalisation et la procédure de mise en marche de l'installation.
PROGRAMME
Le projet fera appel aux connaissances définies par le programme ci-après de l'épreuve E2.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
NATURE DE L' EPREUVE
Il s'agit d'une épreuve théorique.
PROGRAMME
1. Mécanique des fluides
Caractéristiques et propriétés physiques de l'état fluide.
Statique : équation fondamentale, calcul des forces de pression sur les parois, application à la centrifugation.
Cinématique : débit et équation de continuité, expression de la vitesse et de l'accélération.
Equation générale de l'énergie pour un fluide réel : théorème de Bernoulli, applications formule de Torricelli, sonde de Pitot, tuyère, diaphragme, Venturi.
Théorème de la quantité de mouvement et du moment cinétique pour un fluide en écoulement permanent et applications : étude des turbomachines, théorème de l'énergie en mouvement relatif.
Similitude et analyse dimensionnelle : Reynolds, Froude, Weber, etc., théorème de Vaschy-Buckingham, application.
Ecoulement permanent des fluides réels incompressibles : écoulement laminaire, écoulement turbulent, profil universel de vitesse, lois empiriques et semi-empiriques.
Calcul pratique des canalisations et des réseaux.
Etude pratique des pompes centrifuges et des ventilateurs.
Méthode de détermination des installations de pompage.
Ecoulement dans les masses poreuses et dispersées : sédimentation, filtration, fluidisation, colonnes garnies diphasiques gaz liquide,...
Métrologie.
2. Cinétique des transferts
Lois fondamentales : Fourier, Fick, Newton.
Différents cas de diffusion.
Propriétés de transfert : conductivités, diffusivités.
Equations aux dérivées partielles : milieu au repos, fluides en mouvement, formules de Kirchhoff.
Résolution des équations de transfert de chaleur : stationnaire, non stationnaire, écoulement laminaire, écoulement turbulent, entre fluides en mouvement.
Résolution des équations de transfert de matière : phase immobile, fluide en mouvement laminaire et turbulent, entre phase, théorie de la pénétration.
Analogie : Reynolds, Chilton Colburn, Taylor Prandtl, etc., phénomène d'entrée.
3. Opérations unitaires
Etages d'équilibre : simple, courants croisés, contre courant.
Echangeurs de contact continu : étages équivalents, unités de transfert.
Distillation : un étage d'équilibre, flash, progressive simple, entraînement à la vapeur.
Distillation fractionnée d'un mélange binaire dans une colonne à plateaux : méthodes de Ponchon et Savarit, Mc. Cabe et Thiele, performance et rendement des plateaux.
Couplage de colonnes.
Distillations de multicomposants.
Rectification azéotropique et extractive.
Distillation sous pression réduite.
Distillation dans les colonnes à garnissage : performances et rendements.
Rectification discontinue.
Distillation complexe : algorithme pour logiciel de simulation.
Extraction par solvant : liquide liquide, solide liquide, différents types de diagrammes.
Opérations gaz liquide : absorption, désorption, diagrammes fonctionnels, couplage des installations.
Absorptions complexes : multicomposants.
Hydrodynamique des colonnes à garnissage.
Opérations de transferts avec alimentations et soutirages multiples.
Dégagement de chaleur.
Opérations sur l'air humide.
Adsorption.
Appareillage et métrologie associés à ces opérations unitaires.
4. Thermocinétique et thermodynamique industrielles
Conduction, convection naturelle et forcée, rayonnement, condensation, ébullition.
Calcul des échangeurs : méthodiques, antiméthodiques, autres.
Transfert de chaleur dans les milieux fluidisés.
Thermodynamique : bilans énergétiques, enthalpiques, entropiques, exergétiques.
Appareillages : compresseurs, pompes à vide, tuyères, machines thermiques à vapeur, turbines.
Procédés industriels : machines frigorifiques, liquéfaction des gaz, recompression des vapeurs, pompes à chaleur, récupération de chaleur sur les effluents, intégration thermique des appareils de distillation, interconnexion optimale des unités.
5. Thermodynamique chimique
Corps pur : grandeurs caractéristiques et leur estimation.
Fugacité en phase gazeuse et calcul des coefficients de fugacité : équation du viriel et équations plus sophistiquées, diagrammes généralisés.
Fugacité en phase liquide et calcul des coefficients d'activité : fonction d'excès, équation de Gibbs Duhem, lois limites et lois plus sophistiquées.
Modèle Wilson, NRTL et UNIQUAC, méthode par contribution de groupe.
Calcul des équilibres de phase.
Cas des équilibres avec réaction chimique.
6. Calcul des réacteurs industriels
Différentes réactions et différents réacteurs.
Bilans matière et énergie.
Mise en oeuvre optimale des réactions.
Stabilité des réacteurs.
Réactions multiples : sélectivité.
Distribution des temps de séjour : applications.
Réactions hétérogènes et catalytiques.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
01 : Analyse de documents (Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
02 : Exposé pédagogique (Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits des chapitres 2 à 6 inclus du programme de l'épreuve E2.
03 : Entretien (Durée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Organisation et gestion des entreprises
ÉPREUVES ÉCRITES
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe)
PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Concours interne)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place)
A partir d'un cahier des charges, l'épreuve consiste à établir le projet d'organisation d'une production, d'un secteur de production ou d'un service de l'entreprise.
Elle comporte trois volets :
L'analyse du problème posé après formulation de toutes les hypothèses faites par le candidat pour compléter, éventuellement, les données fournies dans le sujet ;
L'exposé des différentes solutions envisagées et le choix justifié de la solution retenue ;
La rédaction du dossier de mise en application de cette solution.
Voir le programme de l'épreuve E2 : Sciences pour l'ingénieur.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Concours externe et concours interne)
(Durée : quatre heures)
Epreuve théorique portant sur les sciences et les techniques de la spécialité.
1. L'organisation de l'entreprise de production
L'entreprise dans son environnement :
Aspects techniques, économiques, juridiques et humains.
Les fonctions internes de l'entreprise :
Administrative ;
Financière et de gestion des capitaux ;
Technique : conception du produit, préparation technique et administrative de la production, le suivi, le contrôle de la qualité, la maintenance, les coûts ;
Approvisionnement (biens et services) ;
Implantation, manutention et stocks ;
Commercialisation de la production (à l'échelon national ou international) ;
Humaine (personnel et vie de l'entreprise).
2. Les outils fondamentaux utilisés en organisation
Conduite d'un projet (méthodologie).
Modélisations mathématiques et graphiques :
Programmation linéaire : simplexe, paramétrisation ;
Statistiques et probabilités : échantillonnages et estimations, tests d'hypothèse, simulations, analyse de données (lissage, corrélation, régression, analyse factorielle) ;
Graphes : recherches de chemins et de flots particuliers, réseaux.
La saisie et le traitement des informations :
Les systèmes traditionnels (supports documentaires de position et de liaison) ;
Les systèmes d'informatique dans l'entreprise : les matériels, leur structure, leur organisation et leur exploitation, les logiciels standards et spécifiques.
Les techniques comptables (générale, analytique et budgétaire).
Les procédés de fabrication (par fusion, par déformation plastique, par enlèvement de matière...).
3. Les méthodes d'analyse et d'intervention qualitatives et quantitatives
Analyse des produits :
Analyse de la valeur, créativité ;
Fiabilité.
Analyse des procédés :
Conditions de travail, ergonomie, sécurité et communications ;
Etude du poste de travail, des ensembles de postes ;
Détermination des temps.
Gestions des procédés et des produits :
Analyse des flux (matière, information) ;
Planification et ordonnancement (Gantt, Pert,...).
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Concours externe)
(Durée quatre heures)
Pas de programme particulier.
ÉPREUVES ORALES
O1 : Analyse de documents
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures)
Pas de programme particulier.
O2 : Exposé pédagogique
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits du programme de l'épreuve E2.
Fabrications mécaniques Option Enlèvement de matière
ÉPREUVES ÉCRITES
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe)
PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Concours interne)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place)
Le projet porte sur l'étude d'un mécanisme utilisé en fabrication par enlèvement de matière, ce pourra être :
Un outillage de fabrication particulier utilisé sur machine-outil (montage porte-pièces par exemple) ;
Un équipement de machine-outil (diviseur, palette, système de chargement de pièces,...) ;
Un élément de machine-outil.
Il comporte deux parties d'égal coefficient :
Une notice de calcul mettant en oeuvre tout ou partie du programme ci-dessous ;
Un dessin d'ensemble de l'appareillage étudié et éventuellement le dessin de définition d'un organe.
1. Mécanique des milieux continus
Tenseurs de contraintes : relations de Cauchy, équations d'équilibre, réciprocité, propriétés de l'état de contrainte en un point (contraintes principales, directions principales des contraintes, représentation géométrique, tenseur sphérique et déviateur des contraintes).
Cinématique du milieu continu : champ de déplacement en variables lagrangiennes et eulériennes, trajectoires, lignes de courant, relations déplacements-déformations, champs des vitesses de déformation, dérivées particulaires, équation de continuité.
Lois de comportement : comportement élastique linéaire, isotrope et anisotrope.
Présentation générale du problème d'élasticité.
Etats de contraintes et déformations particuliers (plans et axisymétriques), méthodes de résolution.
Enveloppes épaisses.
Critères d'élasticité.
Eléments de plasticité.
2. Mécanique des structures
Théorie générale des poutres en élasticité linéaire en petites perturbations : approche cinématique, approche statique, formulation analytique du problème, déformations et contraintes généralisées, formulation analytique du problème en déformations et contraintes généralisées.
Flexion simple des poutres : modélisation des contraintes de cisaillement, centre de cisaillement.
Torsion des poutres droites : théorie de Saint Venant.
Théorèmes de l'énergie, principe des puissances virtuelles.
Etats d'approximation (champ cinématiquement admissible, champ statiquement admissible).
Méthode de Ritz, approche éléments finis des éléments poutres (Matrice de rigidité, Matrice de souplesse).
Méthode des éléments finis.
3. Dynamique
Mécanique analytique : équations de Lagrange. Stabilité, linéarisation.
Dynamique de solides indéformables, fréquences propres, modes propres, réponse à une excitation par méthode modale et par méthode directe.
Matrices de masse et d'amortissement associées aux éléments poutres.
Dynamique de structures : résolution analytique, méthode des éléments finis.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Concours externe et concours interne)
(Durée quatre heures)
Il s'agit d'une épreuve de technologie ayant pour objectif de s'assurer que le candidat connaît bien les phénomènes physiques mis en oeuvre par les procédés d'usinage, qu'il est capable de choisir entre les différentes possibilités et qu'il peut justifier ses choix autrement que par l'expérience. L'éventail des connaissances doit être large.
1. Métallurgie :
Propriétés des matériaux utilisés en construction mécanique ; choix en fonction des contraintes sur l'usinage ; traitements thermiques : influence sur l'usinabilité, les déformations et les caractéristiques des matériaux.
2. Elaboration des produits semi-ouvrés :
Principalement : fonderie ; déformations plastiques ; mécano-soudure ; métallurgie des poudres.
3. Usinage à l'outil coupant :
Théorie de la coupe, effort et puissance de coupe, analyse des paramètres de coupe ; les outils de coupe : les types d'outils en tournage, fraisage, perçage, alésage, brochage, taillage, matériaux : nature, constitution, propriétés, capacité de coupe, géométrie des outils, usure, durée d'outil, usinabilité des matériaux ;
Choix des outils et des paramètres de coupe : type d'outil, nature, vitesse de coupe, avance, lubrification,...
4. Les machines-outils :
Principaux types de machines universelles de tournage, fraisage, perçage,... ; les machines spéciales : brochage, taillage, rectification, rodage, pointage ; possibilités technologiques ; précision, état de surface, vitesse, puissance ; caractéristiques de construction : bâtis, guidages, broches ; comportement statique et dynamique, broutement.
5. Les montages porte-pièces et porte-outils :
Montages standards ; montages spéciaux : principes de construction.
6. La commande numérique :
Principe de fonctionnement ; les organes spécifiques ; programmation mise en oeuvre.
7. Usinages non conventionnels :
Principes (connaissance des lois et des paramètres qui régissent les procédés), mise en oeuvre (machines et leur utilisation), possibilités techniques et cas d'emploi des principaux procédés : électroérosion, électrochimie ; faisceau d'électrons ; laser.
8. Métrologie :
Moyens de mesure conventionnels par lecture directe et comparaison mécanique, pneumatique ou électronique. Mise en oeuvre et possibilités ; calcul d'erreur ; contrôle de formes et de position géométrique, analyse de la forme ; état de surface : analyse de la norme ; état de surface : analyse des critères, matériels de mesure récents ; machine à mesurer à 3 dimensions : possibilités, technique de la mesure ; contrôle des engrenages et des filetages ; métrologie optique : interféromètre, laser.
Données économiques de la production : calcul des coûts de fabrication ; amélioration de la productivité.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Concours externe)
(Durée quatre heures)
Pas de programme particulier.
ÉPREUVES ORALES
O1 : Analyse de documents
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Le thème de l'épreuve porte sur la fabrication à l'unité ou en petite ou moyenne série d'une pièce. Cette fabrication pourra être définie par un dessin de définition de la pièce cotée fonctionnellement et une gamme d'usinage tenant compte d'impératifs de fabrication imposés et mettant en oeuvre des moyens de production récents (commande numérique, procédés non conventionnels).
O2 : Exposé pédagogique
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits des chapitres suivants du programme de technologie de l'épreuve E2 :
Usinage à l'outil coupant ;
Les machines-outils ;
Usinages non conventionnels ;
Métrologie.
O3 : Entretien
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Fabrications mécaniques Option Déformations plastiques
Nota : Le professeur de Fabrications mécaniques du cadre ENSAM, option Déformations plastiques, doit pouvoir enseigner l'ensemble du programme défini ci-dessous en E2 : Sciences pour l'ingénieur.
Cependant, lors du concours, le candidat aura le choix pour les épreuves E1, O1 et O3 entre les deux spécialités suivantes :
Formage, découpage à l'outil ;
Soudage, découpage thermique ;
qu'il devra indiquer lors de son inscription.
E1 : PROJET DE CONCEPTION (Epreuve à option)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Le candidat aura le choix entre deux projets portant sur l'étude de mécanismes utilisés en :
Formage, découpage à l'outil,
ou :
Soudage, découpage thermique.
Ce pourra être :
Un(ou des) outillage(s) de fabrication utilisé(s) sur machines spécifiques aux techniques correspondantes ;
Une machine, un équipement ou un élément de machine.
Il comporte deux parties d'égal coefficient :
Une notice de calcul mettant en oeuvre tout ou partie du programme ci-dessous ;
Un dessin d'ensemble de l'appareillage étudié et éventuellement des compléments (dessins de définition, dessins de gammes de fabrication et justifications...).
PROGRAMME LIMITATIF DE MÉCANIQUE
Mécanique générale :
Statique et statique graphique ; cinématique du solide ; géométrie des masses ; torseur cinétique ; énergie cinétique ; torseur dynamique, rotation autour d'un axe fixe : équilibrage ; principe fondamental de la dynamique ; vibrations de flexion et de torsion des arbres.
Résistance des matériaux :
Sollicitations élémentaires ; poutres en flexion hyperstatique ; flexion déviée ; élasticité linéaire isotrope (tenseur contraintes, tenseur déformations, relations entre eux, tricercle de Mohr) ; flexion et torsion combinées des arbres.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR (Epreuve commune)
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
Il s'agit d'une épreuve de technologie ayant pour objectif de s'assurer que le candidat connaît bien les phénomènes physiques mis en oeuvre par les procédés de découpage, de formage, de soudage et de traitements :
Le candidat doit être capable de choisir entre les différentes possibilités et de justifier ses choix ;
L'éventail de ses connaissances doit être large.
PROGRAMME
Traitements :
Propriétés des matériaux utilisés en construction mécanique ; adéquation des propriétés à la fonction à assurer ;
Traitements thermiques, thermochimiques, chimiques et mécaniques ; mécanismes de base permettant de modifier les procédés des matériaux ; conséquences sur la mise en oeuvre ultérieure de ces matériaux (recuit, trempe structurale des alliages d'aluminium, trempe en refroidissement continu, trempe superficielle, phosphatation, nitruration ionique, boruration, grenaillage, ébavurage, sablage...) ;
Contrôles.
Elaboration des produits semi-ouvrés :
Prise en compte de l'histoire mécanique et métallurgique du matériau induite par les différentes techniques de transformation : moulage, formage, soudage, frittage...
Méthodes de mesurage et d'investigation :
Mesurage : moyens conventionnels (lecture directe, comparaison métrologie optique, pneumatique, mécanique...) ;
Contrôle de forme et de position au niveau macrogéométrique et microgéométrique ;
Méthodes d'investigation : essais mécaniques (rhéologie, tribologie, ductilité) ; méthodes métallographiques (radiographie, macrographie, micrographie...) ; ultrasons.
Découpage :
Principe et paramètres concernant les procédés suivants : cisaillage ; découpage fin ; usinage chimique, électrochimique, par électroérosion, oxycoupage ; découpage plasma et faisceau laser ; etc. ;
Mise en oeuvre (machines, outillages) ;
Domaine d'application ;
Contrôles.
Formage :
Théorie de la plasticité : méthodes de résolution ; simulation et visioplasticité ;
Techniques de formage, à partir de :
Demi-produits plats (pliage, emboutissage, hydroformage...),
Demi-produits massifs (estampage, filage...),
Paramètres (géométrie, énergie, lubrification...),
Machines (caractéristiques de construction),
Outillages (règles de conception, caractéristiques de construction),
Domaine d'application (matériaux, forme, dimension, état de surface, cadence...) ;
Contrôle.
Soudage :
Etude de la soudabilité au plan : métallurgie (compatibilité des matériaux, interprétation des diagrammes d'équilibre,...) ; opératoire (prise en compte de la spécificité des procédés et adaptation en vue de leur utilisation) ; constructif (règles de conception des constructions soudées, codes...) ;
Techniques de soudage :
En phase liquide (brasage à l'arc, par résistance, faisceaux d'électrons...),
En phase solide (diffusion, friction,...) ; paramètres,
Machines (caractéristiques de construction notamment électrotechniques et électroniques pour le soudage à l'arc et par résistance),
Outillages (principes de construction des montages de soudage),
Domaine d'application (matériau, épaisseur, cadence...) ;
Contrôles.
Automatisation :
Principes de fonctionnement des systèmes utilisés en découpage, formage et soudage.
Réalisation des outillages :
Méthodes et techniques employées.
Données économiques de la production :
Calcul des coûts de fabrication ; amélioration de la productivité.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE (Epreuve commune)
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
O1 : Analyse de documents (Epreuve à option) (Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Le thème de l'épreuve peut également porter sur la fabrication à l'unité, en petite ou grande série (documents industriels).
Le candidat aura le choix entre deux sujets portant sur :
Le formage et le découpage à l'outil,
ou :
Le soudage et le découpage thermique.
O2 : Exposé pédagogique (Epreuve à option) (Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits des chapitres suivants du programme de l'épreuve E2 :
Les traitements ;
Les méthodes d'investigations ;
et (ou)
Les techniques de fabrication, les machines et les outillages de la spécialité précisée par le candidat lors de son inscription (formage, découpage à l'outil ou soudage, découpage thermique).
O3 : Entretien (Durée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Fabrications mécaniques option fonderie
Voir ci-après.
Méthodes de fabrication
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Le projet porte sur l'analyse et l'étude d'un processus de fabrication à partir d'un cahier des charges précisant les données techniques et économiques.
L'épreuve pourra comporter trois parties :
Analyse du problème posé et formulation d'éventuelles hypothèses complémentaires, notamment au niveau de la définition de l'état brut du produit ;
Elaboration du processus d'usinage avec justifications technique et économique de la solution proposée ;
La rédaction devra faire apparaître pour chaque phase la chronologie des opérations, le posage de la pièce, la cotation de fabrication et le choix détaillé des moyens ;
Etude des moyens qui portera soit sur la conception d'un montage porte-pièces utilisé dans le processus établi précédemment, soit sur la définition partielle ou totale (en terme de fonctionnalités) de la(ou des) machine(s) nécessaire(s) à la fabrication du produit.
Nota : Cette troisième partie pourra éventuellement comporter une notice de calcul (voir programme de mécanique).
PROGRAMME
Les connaissances technologiques et économiques de fond (voir programme de l'épreuve E2 : Sciences pour l'ingénieur).
Les procédures et méthodologies de mise en oeuvre de ces connaissances pour la conception d'un processus de fabrication :
Etudes des formes, dimensions et tolérancements de la pièce brute pour discussion avec son concepteur ou fabricant ;
Découpage en opérations, ordonnancement des opérations, création des phases, etc. ;
Choix des posages et cotation de fabrication associée ;
Choix technique et économique des moyens.
Le projet pourra concerner n'importe quel type de fabrication (d'unitaire à grande série) et mettre en oeuvre tout type de moyens (machines conventionnelles, à CN, centre d'usinage, machines spéciales, à transfert, cellules ou îlots flexibles).
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Epreuve théorique portant sur les sciences et les techniques de la spécialité.
PROGRAMME
1. Mécanique
1.1. Mécanique générale :
Statique et statique graphique ;
Cinématique du solide ;
Géométrie des masses ;
Torseur cinétique, énergie cinétique ;
Torseur dynamique, rotation autour d'un axe fixe : équilibrage ;
Principe fondamental de la dynamique ;
Vibrations de flexion et de torsion des arbres.
1.2. Résistance des matériaux :
Sollicitations élémentaires ;
Poutres en flexion hyperstatique ;
Flexion déviée ;
Elasticité linéaire isotrope (tenseur contraintes, tenseur déformations, relations entre eux, tricercle de Mohr) ;
Flexion et torsion combinées des arbres.
2. L'entreprise de production
2.1. L'entreprise dans son environnement :
Aspects techniques, économiques, juridiques et humains.
2.2. Les fonctions internes de l'entreprise :
Administrative (organisation générale) ;
Economique et financière (coûts de production, investissements, amortissements...) ;
Technique :
Conception du produit,
Préparation technique et administrative de la production,
Le suivi, le contrôle de la qualité,
La maintenance,
Les coûts ;
Approvisionnement (biens et services) ;
Implantation, manutention et stocks ;
Commercialisation de la production (à l'échelon national ou international) ;
Humaine (personnel et vie de l'entreprise).
3. Les moyens et techniques de fabrication
Connaissances principalement orientées sur le procédé d'enlèvement de matière à l'outil coupant et considérées d'un point de vue méthodes (en termes de possibilités cinématiques, techniques et économiques).
3.1. Elaboration des produits :
Par fonderie, déformation plastique, mécano-soudage, métallurgie des poudres.
3.2. Enlèvement de matière par usinage :
Les outils et porte-outils ;
Les montages porte-pièce ;
Les machines-outils conventionnelles et à commande numérique (architecture, possibilités cinématiques, précision, système de réglage et/ou de pilotage, coûts...),
Comportement dynamique de l'ensemble outil-pièce-machine (conditions de coupe, efforts, puissance, déformation, etc.) ;
Surveillance du fonctionnement autonome de la machine ;
Le système de fabrication : la machine dans son environnement (dispositifs d'alimentation en pièces, en outils, en programmes, liaisons intermachines).
3.3. Métrologie et moyens de contrôle (intégrés ou non).
4. La procédure de préparation de la fabrication
4.1. La conduite d'un projet :
Méthodologie d'établissement de la gamme, réalisation des tâches connexes (temps, coûts, devis, élaboration des documents), conception des moyens, étude du poste de travail (ergonomie, sécurité, communication) et gestion des procédés et des produits (analyse des flux et planification).
4.2. L'organisation du service méthodes :
Son rôle, ses différentes tâches, ses relations amont et aval, les supports d'informations...
4.3. Les outils à disposition :
Détermination et modélisation :
Des éléments du montage porte-pièce ;
Des données fondamentales de la coupe ;
Des flux de production ;
Des temps et des coûts en fonction des paramètres de coupe, des moyens et de la préparation du poste de travail ;
Des coûts horaires machine et des coûts outils.
La saisie et le traitement des informations :
Les systèmes traditionnels (supports documentaires de position et de liaison) ;
Les systèmes informatiques et graphiques :
Les matériels (architecture des machines, périphériques : imprimantes, traceur, unité de disque, écran graphique, lecteur de coordonnées),
Notion d'algorithmique, de programmation et connaissance d'un langage (Basic, Fortran, Pascal...),
Connaissance de logiciels spécifiques.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
01 : Analyse de documents (Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Le thème de l'épreuve portera sur l'étude du processus en fabrication mécanique.
Le candidat devra analyser un dossier technique (étude de fabrication, dessin ou rapport) afin d'en faire une critique et mettre en évidence les qualités ou défauts des solutions proposées. Le candidat devra apprécier l'importance des facteurs techniques, économiques et humains et proposer éventuellement des solutions jugées mieux adaptées.
02 : Exposé pédagogique (Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi les trois thèmes proposés par le jury et extraits des paragraphes 3 et 4 du programme de l'épreuve E2.
03 : Entretien (D urée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Automatique Option Textile
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
A partir d'un produit donné (fibres, textiles linéaires, surfaciques ou volumiques) le candidat devra :
Définir le cahier des charges du produit de départ ;
Définir le(s) processus et les matériels pour arriver au produit à réaliser ;
Préciser les automatismes à mettre en oeuvre.
Le produit à réaliser pouvant être un textile linéaire, surfacique, volumique (ennobli ou non) ou un article confectionné.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
Probabilités et statistiques en vue de leurs applications au textile
Séries statistiques : représentation graphique ; caractéristiques.
Généralités sur le calcul des probabilités.
Variable aléatoire ; loi de probabilités ; caractéristiques.
Variable aléatoire fonction d'une ou de plusieurs variables aléatoires.
Loi de probabilités de plusieurs variables.
Loi binomiale et formes limites ; de Poisson ; normale ; logarithmo normale, Student, χ2, Snedecor.
Théorie de l'estimation statistique et des tests :
Tests de comparaison ;
Tests d'ajustement.
Analyse de la variance.
Etude des régressions.
Exemples d'applications aux problèmes du laboratoire textile et de la conduite des processus de fabrication.
Informatique
Notions d'architecture des machines :
Architecture interne ;
Périphériques usuels : imprimante, traceurs, unité de disque, écran graphique, lecteur de coordonnées ;
Notions de bus ; d'interface.
Notions d'algorithmique, de programmation et connaissance d'un langage de programmation (Basic ou Pascal ou Fortran, C...)
Mécanique
Ces connaissances ne seront appliquées que dans l'épreuve E1.
1. Mécanique générale :
Statique, cinématique, dynamique des solides, applications notamment dans le domaine des machines textiles ;
Résistance des matériaux, notion d'élasticité et applications ;
Vibrations des systèmes élastiques et applications ;
Mécanique des fluides incompressibles et applications qui porteront notamment sur les circuits pneumatiques et hydrauliques.
2. Technologie :
Transmission mécanique de puissance ;
Transmission par fluide et circuiterie ;
Eléments mécaniques de construction des machines ;
Les matériaux.
Automatisme
Les microprocesseurs :
Logique câblée ;
Logique programmée ;
La programmation des microprocesseurs 8-16 bits ;
Les circuits associés aux microprocesseurs (mémoires, circuits interface parallèle et série) ;
Architecture des systèmes en temps réel ;
Transfert de données entre calculateurs ;
Interfaçage, calculateur numérique, processus industriel.
Les langages :
Assembleurs structurés ; intelligence artificielle ; réseaux de Pétri :
Grafcet ;
Grafcet modes de marche Gema.
Asservissement :
Systèmes linéaires (continus, discontinus) ;
Systèmes non linéaires ;
Etude des systèmes par les variables d'état ;
Asservissement stochastique ; filtrages numériques ;
Dispositifs technologiques des asservissements.
Electronique de puissance :
Notions fondamentales sur :
Le transistor de puissance en commutation,
Le Myristor et les méthodes de déclenchement ;
Notions sur les systèmes de redressements commandés ou non ;
Notion sur les variateurs de vitesse, les hacheurs.
Electrotechnique :
Le moteur à courant continu (différents types d'excitation) ;
Le moteur asynchrone ;
Associations moteurs ; électronique de puissance.
Robotique :
Généralités ; actionneurs ; capteurs ; reconnaissance de formes ;
Langage des robots ; commandes.
Gestion de production :
Plan directeur ; programmation des sous-ensembles ; ordonnancement ; lancement ; suivi de production ; gestion des stocks et des matières ; méthode MRT ; méthode Kanban.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
O1 : Analyse de documents (Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
O2 : Exposé pédagogique (Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
O3 : Entretien (Durée une heure ; coefficient 1)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Sciences électriques
Option Electronique
ÉPREUVES ÉCRITES
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe)
PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Concours interne)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place)
Voir le programme de l'épreuve E2 : Sciences pour l'ingénieur.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Concours externe et concours interne)
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
Il s'agit d'une épreuve scientifique et/ou technologique.
1. Electronique
Lois générales de l'électricité.
Notions sur les machines tournantes électriques.
Composants actifs à semi-conducteur y compris microprocesseurs et circuits associés.
Transmission des signaux : toutes lignes à l'exception des hyperfréquences.
Transformation des signaux :
Circuits d'alimentation ; filtres ; amplificateurs ; oscillateurs ; modulateurs ; démodulateurs.
Convertisseurs statiques d'énergie électrique : redresseurs commandés ou non ; hacheurs ; onduleurs ; gradateurs.
2. Automatique
Théories de l'automatique (analyse et synthèse des systèmes) :
Systèmes combinatoires et séquentiels, asynchrones et synchrones ; systèmes asservis linéaires : études transitoire et harmonique (systèmes continus ; identification des systèmes ; stabilité) ; systèmes asservis non linéaires (systèmes échantillonnés ; méthodes du 1er harmonique, du plan de phase ; cycles limites ; oscillations forcées...) ; notions sur les systèmes adaptatifs, la régulation extrémale, la commande numérique des processus ; simulation analogique et numérique.
Organes de l'automatique industrielle (domaines propres aux techniques binaires et aux systèmes asservis) :
Capteurs : de position, de vitesse, d'accélération, de pression, de débit... ; comparateurs et sommateurs ; amplificateurs ; moteurs : électriques, pneumatiques, hydrauliques ; codeurs ; programmateurs ; mémoire ; composants logiques, compteurs, registres... ; automates programmables ; ordinateurs...
3. Technologie
Composants :
Composants actifs à semi-conducteurs ; composants passifs ; mémoires magnétiques.
Sont exclues les questions relatives à la physique et aux méthodes de fabrication des composants.
Capteurs.
Méthodes de fabrication d'équipements électroniques :
Interconnexion ; câblage ; tôlerie ; contrôle ; etc. ;
Appareils de mesure ;
Machines électriques.
Sources d'énergie électrique y compris les convertisseurs statiques.
Notions sur les applications industrielles :
Electroérosion ; chauffage par induction ; chauffage par pertes diélectriques ; soudage par faisceau d'électrons ; commande numérique des machines ; etc.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Concours externe)
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
Pas de programme particulier.
ÉPREUVES ORALES
O1 : Analyse de documents
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures)
Pas de programme particulier.
Le thème de l'épreuve peut porter sur la construction, le montage, le câblage, le fonctionnement, l'utilisation d'un matériel ou d'un équipement électrique.
Il pourra être demandé d'expliquer, de critiquer, d'améliorer les méthodes de fabrication, les machines, les outillages, les opérations de contrôle, le fonctionnement, l'utilisation et éventuellement de proposer des solutions.
O2 : Exposé pédagogique
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois sujets proposés par le jury et extraits des chapitres : Electronique et Technologie du programme de l'épreuve E2.
O3 : Entretien
(Concours interne)
(Durée une heure)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
Sciences électriques Option Electrotechnique
PROGRAMME GÉNÉRAL
Ce programme correspond aux connaissances qu'il est nécessaire de posséder pour participer à la formation de futurs ingénieurs.
Il englobe les sciences et la technologie de la spécialité (électrotechnique), les sciences de l'électronique, les sciences de l'automatique, les sciences de l'informatique et aussi les sciences de la mécanique pour l'étude des processus robotisés et les sciences de la thermique pour l'étude des procédés électriques de chauffage, de séchage, de fusion...
Il est à noter que ni l'électronique des courants faibles ni l'automatique ne figurent nommément dans le programme ci-dessous. Cependant, les différentes épreuves pourront comporter de la commande, de la régulation et du contrôle. Il est donc nécessaire de connaître ces différentes techniques.
1. Electrotechnique générale
1.1. Electromagnétisme :
Equations de l'électromagnétisme :
Equations de Maxwell ;
Potentiels ;
Formes intégrales des équations de Maxwell.
Forces électromagnétiques :
Tenseur de Maxwell quadridimensionnel ;
Tenseur de Maxwell tridimensionnel (interprétation vectorielle) ;
Energie ;
Vecteur de Poynting ;
Forces de Laplace.
1.2. Le transformateur :
Principe général du transformateur, équations aux dimensions, constitution, distribution des champs et des courants, flux d'énergie.
1.3. Les machines électriques :
Echanges d'énergie entre deux solides en mouvement ;
Création des champs dans l'entrefer des machines ;
Etude dimensionnelle ;
Polarité des distributions des champs.
2. Matériaux diélectriques
2.1. Les phénomènes de polarisation :
Champ et potentiel créés par un dipôle électrique ;
Moment électrique volumique et charges fictives de polarisation ;
Induction électrique dans un diélectrique ;
Diélectriques parfaits ;
Permittivité relative ;
Différents types de polarisation.
2.2. Les courants d'absorption :
Les courants de déplacement ;
Les courants d'absorption réversibles et irréversibles ;
La polarisation interfaciale (Maxwell).
2.3. Les pertes diélectriques :
La permittivité complexe ;
La tangente de l'angle des pertes ;
L'effet Maxwell - Wagner ;
Les phénomènes de relaxation (Pellat Debye).
2.4. Les phénomènes de rupture diélectrique.
2.5. Applications industrielles :
Les mécanismes de dégradation des matériaux ;
Les propriétés des isolants pour machines tournantes, transformateurs, câbles, condensateurs, isolateurs et appareillages.
Sont exclus : les diélectriques gazeux.
3. Matériaux magnétiques
3.1. Magnétostatique :
Equations de base ;
Courants dans le vide ;
Matériaux magnétiques ;
Equilibre entre courants et matériaux magnétiques.
3.2. Physique du magnétisme :
Aux échelles : atomique, microscopique et macrocospique.
3.3. Caractérisation des substances magnétiques :
Les différents matériaux magnétiques : tôles, ferrites, aimants ;
Pertes.
3.4. Applications au calcul des circuits magnétiques.
4. Mécanique
4.1. Bases expérimentales de la résistance des matériaux :
Traction ; compression ; cisaillement ;
Torsion ; flexion ;
Poutres isostatiques et hyperstatiques.
4.2. Dynamique des lignes d'arbres :
Vibrations de torsion et de flexion des arbres, vitesses critiques ;
Equilibrage dynamique.
5. Thermique
5.1. Introduction aux transferts thermiques :
Transferts thermiques conductif, convectif et radiatif ;
Loi générale des transferts thermiques. Bilan d'énergie.
5.2. Conduction thermique :
Flux thermique conductif. Loi de Fourier ;
Régime stationnaire :
Résistance thermique de parois planes, cylindriques, sphériques,
Efficacité d'une ailette,
Régime thermique d'un conducteur électrique ;
Régime variable :
Nombres de Biot et de Fourier,
Mur semi-infini et paroi plane homogènes,
Analogie électrique.
5.3. Convection thermique :
Nombres de Nusselt et de Prandtl ;
Convection forcée en conduite ; nombre de Reynolds, régimes laminaire et turbulent ; échangeurs de chaleur à contre-courant ;
Convection naturelle : nombre de Grashof ; dimensionnement de radiateurs à ailettes.
5.4. Rayonnement thermique :
Sources de radiations infra-rouges ;
Loi de Stefan. Emissivité d'une surface ;
Rayonnement mutuel entre surfaces ; facteur d'angle ;
Représentation des transferts thermiques radiatifs par des circuits électriques symboliques.
6. Electrotechnique appliquée
6.1. Transformateurs monophasés et polyphasés :
Construction ;
Utilisation : conception des différents postes de transformation.
6.2. Machines classiques :
Principes de construction et de fonctionnement ;
Structure idéalisée. Distribution des champs ;
Expression du couple ;
Relations puissance/pertes ;
Refroidissement.
6.3. Machines à réluctance variable :
Principe de fonctionnement équation d'état, travail par cycle ;
Puissance limite ;
Relations puissance/pertes ;
Refroidissement.
6.4. Choix d'un moteur électrique :
Classiques, pas à pas, hybrides...
6.5. Démarrages des machines tournantes :
Sont exclues les machines des types rototrol, amplidyne, machine asynchrone à collecteur, groupe Ward Leonard et les transformateurs spéciaux.
7. Electronique de puissance
7.1. Traitement des signaux :
Analogiques et numériques par systèmes séquentiels et programmables appliqués à la commande des moteurs et des procédés électriques.
7.2. Composants semi-conducteurs de puissance :
Limitations, mise en oeuvre, protections.
7.3. Convertisseurs statiques d'énergie électrique :
Propriétés générales ;
Modèles statiques et dynamiques des interrupteurs ;
Sources de courant et sources de tension ;
Problèmes de dissipation thermique.
7.4. Redresseurs et onduleurs assistés :
Contraintes au niveau des soupapes et du transformateur ;
Régime de surcharge ;
Régimes critique et subcritique ;
Montages à deux et quatre quadrants ;
Amélioration du facteur de puissance.
7.5. Gradateurs.
7.6. Cycloconvertisseurs.
7.7. Hacheurs.
7.8. Onduleurs autonomes :
Onduleurs à résonance ;
Onduleurs à commutation forcée.
7.9. Entraînement à vitesse variable (circuits de puissance et de commande) :
Association convertisseur-machine à courant continu ;
Association convertisseur-machine synchrone ;
Association convertisseur-machine asynchrone ;
Association convertisseur-machine à réluctance variable ;
Pilotage des machines par systèmes informatisés.
7.10. Pertubations créées par les convertisseurs statiques.
Sont exclues :
Les techniques industrielles de fabrication des composants ;
La physique des semi-conducteurs.
8. Modélisation des équipements électriques
Modélisation des convertisseurs statiques ;
Modélisation continue ;
Modélisation échantillonnée.
Transformations triphasées/diphasées et transformations relatives/matrices non normées :
Cas réel : matrice de Clarke, matrice de Park ;
Cas complexe : matrice de Fortescue, matrice de rotation, complexes.
Transformations normées :
Cas réel : transformation de Concordia et de Park ;
Cas complexe : transformation de Lyon et de Ku.
Machine synchrone :
Modélisation et structure de commande en couple.
Machine asynchrone :
Modélisation et structure de commande en couple.
9. Appareillage électrique
9.1. Contraintes communes à l'appareillage :
Contraintes d'environnement ;
Contraintes mécaniques ;
Contraintes électriques :
Courants de service et problèmes d'échauffement,
Surtensions et problèmes diélectriques,
Courants de court-circuit.
9.2. Contraintes particulières aux interrupteurs et aux disjoncteurs :
Arc électrique ;
Problèmes de coupure et tension de rétablissement ;
Courants de charge normale ;
Courants de court-circuit ;
Problèmes de fermeture.
9.3. Conception des différents types d'appareillage :
Sectionneur ; interrupteur ; contacteur ; disjoncteur ;
Coupe circuit à fusibles ;
Relais thermique et magnétique ;
Disjoncteur différentiel ; protection du personnel.
9.4. Essais de l'appareillage électrique et problèmes de fiabilité :
Essais de tenue au passage du courant ;
Essais d'isolement ;
Essais de coupure de courants de court-circuit ;
Essais de coupure en discordance de phases ;
Essais d'endurance mécanique et électrique.
10. Conception assistée par ordinateur appliquée à l'électrotechnique
10.1. Notions de programmation et des langages structurés.
10.2. Analyse numérique :
Intégrales ;
Problèmes d'évolution ;
Systèmes linéaires ;
Recherche de zéro.
10.3. Théorie des Graphes.
10.4. Méthodes numériques :
Statistique, traitement des résultats expérimentaux :
Variance, écart type,
Intervalle de confiance,
Distribution binômiale, de Gauss (loi normale) et de Poisson ;
Transformation de Fourier ; convolution et corrélation ;
Méthodes numériques de solution des équations :
Erreurs,
Résolution approchée des équations numériques,
Interpolation et extrapolation,
Résolution approchée des équations différentielles.
Procédés : études, modélisation, calculs, construction, contrôle et régulation des éléments ou des équipements électriques.
11.1. Electrothermie :
Fours à arc électrique ;
Torches à plasma ;
Fours à induction ;
Fours de fusion à résistances ;
Fours à infrarouge et ultraviolet ;
Chauffage par résistance et par induction pour traitements thermiques ;
Chaudières à résistances ;
Etuves électriques ;
Séchoirs électriques.
11.2. Robotique :
Tous les types de robots à commande électrique :
Moteurs et actionneurs électriques (problèmes mécaniques et électriques) ;
Electronique de commande.
Sont exclus les procédés de chauffage par hautes fréquences, très hautes fréquences, micro-ondes et faisceau d'électrons.
E1 : PROJET DE CONCEPTION (Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
OBJECTIF DE L' EPREUVE
Mettre en évidence les capacités d'analyse, d'exploitation et de décision du candidat dans les domaines :
Des matériaux ;
Des composants ;
Des procédés de construction et systèmes constructifs ;
Des techniques de mise en oeuvre ;
De la conception architecturale...
NATURE DE L' EPREUVE
A partir d'un cahier des charges cette épreuve peut concerner un appareil, un équipement, un processus de fabrication et/ou de transformation utilisant l'énergie électrique sous toutes ses formes.
L'épreuve consiste à :
Définir les éléments de construction adaptés à la nature du projet et préciser la méthodologie employée ;
Etablir des plans d'exécution et/ou faire des dessins, des schémas, des croquis ;
Commenter les solutions proposées.
Il pourra être demandé de répondre à certaines questions sur la technologie et les techniques de mise en oeuvre et d'utilisation des matériaux.
PROGRAMME
Chapitres : 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 du programme général.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR (Durée quatre heures ; coefficient 2)
OBJECTIF DE L' EPREUVE
Il s'agit de mettre en évidence chez le candidat la maîtrise de ses connaissances scientifiques et/ou technologiques fondamentales intervenant dans les diverses phases de l'élaboration d'un appareil ou d'un équipement électrique.
NATURE DE L' EPREUVE
L'épreuve portera sur la justification théorique et/ou technologique d'une partie ou de la totalité d'un appareil ou d'équipements électrotechniques.
PROGRAMME
Chapitres : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11 du programme général.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE (Durée quatre heures ; coefficient 1)
OBJECTIF DE L' EPREUVE
Cette épreuve n'est ni une dissertation ni une simple contraction de texte. Elle a pour but de faire apparaître les capacités du candidat à synthétiser un texte technique ou scientifique de haut niveau.
NATURE DE L' EPREUVE
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
PROGRAMME
Pas de programme particulier.
O1 : Analyse de documents (Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
OBJECTIF DE L'ÉPREUVE
Permettre au candidat de faire apparaître ses capacités de compréhension et d'analyse d'un dossier technique ou de documents parfois contradictoires.
NATURE DE L'ÉPREUVE
Le thème de l'épreuve peut porter sur la construction, le montage, le câblage, le fonctionnement, l'utilisation d'un matériel, d'un équipement électrique ou d'un processus industriel utilisant l'énergie électrique.
Il pourra être demandé :
Un bref exposé de la synthèse retenue ;
Des explications, des critiques, des améliorations à apporter dans le domaine des méthodes de fabrications, les machines, les outillages, les opérations de contrôle, le fonctionnement ;
Des propositions de solutions nouvelles et éventuellement des prolongements possibles.
PROGRAMME
Pas de programme particulier.
O2 : Exposé pédagogique (Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
OBJECTIF DE L'ÉPREUVE
Cette épreuve est un cours d'enseignement initial. Le candidat ne sera jugé que sur l'aspect pédagogique de sa leçon. Toutefois, si de très grosses erreurs techniques apparaissaient dans son exposé, le jury serait dans l'obligation d'en tenir compte.
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un thème appartenant à la spécialité, le candidat fera un cours devant le jury considéré alors comme un groupe d'élèves.
Le candidat aura le choix entre trois thèmes proposés par le jury. Il disposera des ouvrages de la bibliothèque du centre d'épreuves nécessaires à la préparation de son exposé.
PROGRAMME
Chapitres : 1, 2, 3, 6,7, 8, 9, 11 du programme général.
O3 : Entretien (Durée une heure ; coefficient 1)
OBJECTIF DE L'ÉPREUVE
Cette épreuve permet de juger le candidat sur ses activités pédagogiques et/ou en relation avec l'industrie et ses aptitudes à la recherche.
NATURE DE L'ÉPREUVE
L'entretien portera sur les travaux de recherche, les publications, les communications, les prises de brevet, l'assistance technique aux entreprises ou éventuellement sur les travaux effectués par ses élèves (ou des travaux pour le laboratoire). Il est indispensable que le candidat présente tous les documents qui sont susceptibles d'aider le jury à porter un jugement objectif.
Dans le cas où le candidat n'a rien à présenter, l'entretien portera sur un sujet d'ordre professionnel.
PROGRAMME
Pas de programme particulier.
Topographie
ÉPREUVES ÉCRITES
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe et concours interne)
(Durée huit heures + une heure pour le repas pris sur place ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un sujet détaillé et de documents (cartes, plans photogrammes, extraits cadastraux,...), le candidat devra :
Faire l'étude d'un avant-projet avec schémas, croquis, calculs et mémoire explicatif ;
Rédiger un organigramme de travaux et le rapport justificatif correspondant ;
Proposer les clauses essentielles d'un cahier des charges techniques ;
Etablir un devis estimatif.
PROGRAMME
1. Topométrie générale
Unités et conversions.
Les systèmes de coordonnées en topométrie ; relations fondamentales ; calculs topométriques usuels ; transformation affine, de Helmert.
Tracés et implantations d'axes circulaires et de courbes à raccordements progressifs ; implantations de chemins, rues, carrefours et stades.
Calculs de surfaces à partir des éléments d'un levé, de coordonnées, de relevés graphiques ; influence de la variation dimensionnelle du papier.
Partages de propriétés et redressements de limites : division proportionnelle, radiale, limite parallèle à une direction, conditions de surfaces, de valeurs.
Calculs d'intersections, relèvements et recoupements simples et combinés.
2. Instruments et méthodes topographiques
Levé de plan et arpentage et les instruments correspondants.
Les instruments de bureau en vue de la réalisation des plans et de leur exploitation.
Niveaux à nivelle, niveaux automatiques classiques et électroniques : conception et réglage.
Méthodes de nivellement direct : erreurs et modes opératoires.
Les méthodes de nivellement géométrique.
Théodolites : conception, réglage, influence des défauts de réglage et de construction ; mesure des angles et nivellement indirect.
Tachéomètres électroniques et méthodes modernes de levé, les enregistreurs.
Le gyroscope.
La topographie souterraine.
La topographie de l'auscultation en topographie.
3. Cartographie
Etablissement de plans : mise en oeuvre des techniques de report de plans à toutes échelles ; méthodes manuelles et informatiques.
Analyse d'un document en fonction de la finalité du travail, destinations, renseignements, tolérances, conventions de représentation, présentation. Reproduction et conservation des documents.
Cartographie mathématique : systèmes de projections cartographies conformes, équivalentes et perspectives de la sphère.
Cartes topographiques : réalisation, représentation de relief, signes conventionnels.
Les cartes en France.
4. Les réseaux topométriques
Les différents types de réseaux.
Etablissement du projet.
Organisation des travaux de terrain.
Calculs par ajustements, par filiations successives, en bloc.
Précision des résultats et des observations.
Tolérances applicables.
Canevas altimétrique ordinaire et de précision.
Canevas polygonal ordinaire et de précision.
Canevas d'ensemble ordinaire et de précision : triangulation, multilatération, insertion.
Réseau spatial ou 3D.
5. Photogrammétrie et télédétection
Définition géométrique et analytique de la photogrammétrie.
Objets et techniques de la photointerprétation.
Les théories et techniques et de détermination de données d'orientation de perspectives photogrammétriques.
Théories et pratiques des restitutions opérées par voies analogiques et analytiques.
Les aérotriangulations analytiques.
Théorie et techniques relatives aux redressements photogrammétriques.
La télédétection, définition, théorie, techniques appliquées et équipements.
6. Informatique appliquée
Architecture des ordinateurs, structure des programmes, programmation.
Application pratique : programmation modulaire, programmation de calculs topométriques et de compensation de réseaux.
Utilisation de logiciels professionnels, gestion de fichiers, formatage et transfert des données.
Notions sur les SIG : concepts de base, saisie, programmation graphique, les langages, la DAO, la CAO, les formats d'échanges de données.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Concours externe et concours interne)
(Durée quatre heures ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Epreuve théorique portant sur les sciences et les techniques de la spécialité.
PROGRAMME
1. Instruments et méthodes topographiques
Voir le programme de l'épreuve E1 : Projet de conception.
2. Géodésie
Géodésie bidimensionnelle :
Géométrie de l'ellipsoïde ;
Calcul des lignes géodésiques ;
La représentation conforme de l'ellpsoïde, indicatrice de Tissot, conditions de conformité, déformations linéaires, convergences des méridiens, correction de réduction à la corde ;
Projections de Mercator (directe et transverse), de Lambert stéréographique. Changement de système de projection.
Géodésie spatiale :
Système de référence géodésiques et transformation de coordonnées ;
Mouvement du satellite artificiel ;
Méthodes : géométrique, orbitale, semi-dynamique, dynamique ;
Techniques : télémétrie au laser, mesure de l'effet Doppler ;
Le système GPS : principe et techniques de traitement des mesures.
3. Calculs d'erreurs et de compensations
Classification des erreurs d'observations.
Histogrammes et lois normales.
Les erreurs moyennes : définitions - transmissions.
Probabilités des erreurs. Intervalles de confiance. Tests statistiques.
Poids et transmission de poids.
Principe des moindres carrés : théorie et pratique ; méthodes des intermédiaires, des conditionnelles.
Application à la profession.
Précision des résultats et des observations.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTES
(Concours externe)
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un article, pris dans une revue scientifique et/ou technique de la spécialité :
Résumé de texte (nombre de mots ou de pages imposé) ;
Réponse à quelques questions, destinées à vérifier si le texte est exactement compris.
PAS DE PROGRAMME PARTICULIER
ÉPREUVES ORALES
O1 : Analyse de documents
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un dossier ou de documents (éventuellement contradictoires) scientifiques et/ou techniques de la spécialité :
Bref exposé de la synthèse retenue ;
Analyse critique du contenu et conclusions personnelles ;
Prolongements possibles que pourrait avoir l'étude (afin de lever certaines ambiguïtés, de compléter certaines expériences).
PAS DE PROGRAMME PARTICULIER
O2 : Exposé pédagogique
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures ; coefficient 2)
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un thème appartenant au programme de l'épreuve de sciences pour l'ingénieur de la spécialité, le candidat fera une leçon devant le jury considéré alors comme un groupe d'élèves.
Le candidat aura le choix entre trois thèmes proposés par le jury et disposera sur place des documents nécessaires à la préparation.
O3 : Entretien
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; coefficient 1)
L'entretien portera sur un sujet d'ordre professionnel et/ou sur les études et travaux du candidat faisant l'objet d'un dossier remis par celui-ci au début de l'épreuve.
Informatique industrielle
Second concours (concours interne)
E1 : PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
NATURE DE L'ÉPREUVE
A partir d'un cahier des charges et de documents et spécifications, le candidat devra :
Faire un bref exposé de la synthèse retenue ;
Puis une analyse critique du contenu du dossier et une présentation de ses conclusions personnelles ;
Enfin, indiquer les prolongements possibles que pourrait avoir l'étude (afin de lever certaines ambiguïtés, de compléter certaines expériences...).
PROGRAMME
Les chapitres 1, 2 et 3 de l'épreuve E2 : Sciences de l'ingénieur.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Durée quatre heures ; coefficient 1)
NATURE DE L'ÉPREUVE
1. Informatique générale
Représentation de l'information :
Codage, conversion, opérations ;
Logique câblée, logique programmée.
Structure d'un ordinateur :
Microprocesseurs (structure, jeu d'instructions), gestion mémoire (mode d'adressage, piles,...), rupture de séquences (sauts, interruptions,...).
Logiciel :
Modes de traitements (séquentiel, par lots, partagé, multitâches, temps réel, multiprocesseurs,...) ;
Systèmes d'exploitations (gestions de tâches, gestion mémoire, gestion fichiers,...) ;
Programmation structurée ;
Langages assembleurs (micro 8/16 bits) .
Systèmes de développement ;
Algorithmique et connaissance d'un langage de programmation (Frotan, C, Pascal,...) ;
Notions d'intelligence artificielle.
2. Commande et réglages
Identification :
Corrélation, densité spectrale ;
Méthode des moindres carrés.
Modélisation et représentation des systèmes :
Transformées de Laplace, transformées en z ;
Fonctions de transfert, réponses indicielles et fréquencielles,...
Réglage automatique des systèmes continus :
Régulation, asservissement, précision, stabilité, critères de performance ;
Synthèse des correcteurs (avance, retard, PID,...).
Réglages échantillonnés :
Problèmes spécifiques (fréquence d'échantillonnage, conversion numérique/ analogique,...) ;
Stabilité ;
Synthèse des régulateurs.
Réglage dans l'espace d'état :
Représentation d'état, formes canoniques ;
Stabilité, observabilité, commandabilité ;
Réglage par placement des pôles.
Systèmes non linéaires :
Méthodes du premier harmonique ;
Plan de phase.
Notions de commande adaptative.
Systèmes à événements discrets :
Réseaux de Pétri, Grafcet, Gemma.
3. Automatique industrielle
Entrées/sorties et interfaces :
Organisation générale ;
Gestion de bus ;
Interruptions ;
Accès direct mémoire.
Interfaces de processus :
Adaptateur d'interface (parallèle, série) ;
Entrées/sorties binaires, analogiques ;
Conversion analogique/digital, digital/analogique ;
Conditionneurs de signaux (linéarisation, intégration, filtrage,...).
Capteurs :
Caractéristiques générales ;
Capteurs : de position, de vitesse, d'accélération, de déformation, de force, de pression, de température, de débit.
Electronique de puissance :
Notions fondamentales sur les systèmes de redressements commandés ou non ;
Notions sur les variateurs de vitesse, les hacheurs.
Electrotechnique :
Le moteur à courant continu (différents types d'excitations) ;
Le moteur asynchrone.
Automates programmables industriels :
Structure générale ;
Langages de programmation (langage à contacts, Grafcet).
Commande numérique de machines :
Structure des systèmes à commande numérique ;
Interpolation (principe, mise en oeuvre) ;
Programmation manuelle ;
Langage APT.
Robotique :
Modélisation (géométrique, cinématique, dynamique) ;
Structure d'action (actionneurs, capteurs) ;
Commande.
Téléinformatique :
Organisation générale ;
Architecture (modèle OSI de l'ISO) ;
Circuits de données ;
Protocoles de ligne ;
Réseaux locaux (Ethernet,...) ;
Réseaux locaux industriels (MAP,...).
Gestion de production :
Plan directeur, ordonnancement, gestion des stocks et des matières ;
Méthodes MRT, méthode KANBAN.
4. Mathématiques appliquées
Statistiques :
Echantillons et lois de probabilités classiques ;
Analyses de variance ;
Corrélation, régression ;
Notions d'analyse de données (analyse factorielle, composantes principales,...).
Analyse numérique :
Résolution numérique des équations algébriques ;
Analyse numérique matricielle ;
Résolution numérique d'équations différentielles ;
Dérivation et intégration numérique.
Recherche opérationnelle :
Graphes (représentation et parcours), programmation linéaire.
O1 : Exposé pédagogique
(Durée une heure ; présentation trois heures ; coefficient 1)
NATURE DE L'ÉPREUVE
Le candidat fera une leçon devant le jury considéré alors comme un groupe d'élèves.
PROGRAMME
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits du programme de l'épreuve E2, sciences pour l'ingénieur, chapitres 1, 2 et 3, et disposera sur place des documents nécessaires à la présentation.
O2 : Entretien
(Durée une heure ; coefficient 1)
NATURE DE L'ÉPREUVE
L'entretien portera sur un sujet d'ordre professionnel et/ou sur les études et travaux du candidat faisant l'objet d'un dossier remis par celui-ci au début de l'épreuve.
PROGRAMME
Pas de programme particulier.
Fabrication mécanique option Fonderie
E1 : PROJET DE CONCEPTION
(Concours externe)
PROJET D'ANALYSE DE DOSSIER
(Concours interne)
(Durée huit heures + 1 h pour le repas pris sur place)
Le projet porte sur une étude de fabrication d'une pièce (moyenne ou grande série) par fonderie. Les techniques utilisées pourront concerner :
La coulée par gravité dans des moules destructibles ;
La coulée par gravité dans des moules permanents ;
La coulée sous basse pression ;
La coulée sous pression.
L'épreuve peut être orientée vers la conception :
D'un moule ;
D'un outillage (boîte à noyau,...) ;
D'un élément de machine utilisée en fonderie.
L'épreuve comporte deux parties d'égal coefficient :
1. Une notice de calculs mettant en oeuvre tout ou partie du programme.
Justificatif des choix effectués par le candidat :
Les matériaux,
Les modifications de tracé de pièce,
Les dimensionnements éventuels des dispositifs de remplissage et de masselottage,
Les dimensionnements d'éléments mécaniques du mécanisme étudié ;
2. Un dessin d'ensemble de l'appareillage étudié et éventuellement des compléments précisant les spécificités du dispositif.
Mécanique
1. Mécanique des milieux continus.
Tenseur de contraintes : contraintes principales, directions principales des contraintes, représentation géométrique, tenseur sphérique et déviateur des contraintes.
Cinématique du milieu continu : champ de déplacement en variables lagrangiennes et eulériennes, trajectoires, lignes de courant, relations déplacements-déformations, épuration de continuité.
Lois de comportement : comportement élastique linéaire, isotrope et anisotrope.
Présentation générale du problème d'élasticité.
Etats de contraintes et de déformations particuliers (plans et axisymétriques), méthodes de résolution.
Enveloppes épaisses.
2. Mécanique des structures.
Théorie générale des poutres en élasticité linéaire en petites perturbations : déformations et contraintes généralisées, formulation analytique du problème en déformations et contraintes généralisées.
Flexion simple des poutres : modélisation des contraintes de cisaillement, centre de cisaillement.
Torsion des poutres droites : théorie de Saint Venant.
Théorèmes de l'énergie, principes des puissances virtuelles.
Etats d'approximation (champ cinématiquement admissible, champ statiquement admissible).
Méthode des éléments finis.
3. Dynamique.
Mécanique analytique : équations de Lagrange.
Stabilité, linéarisation.
Dynamique des solides indéformables, fréquences propres, modes propres, réponse à une excitation par méthode modale et par méthode directe.
Matrices de masse et d'amortissement associées aux éléments poutres.
Dynamique de structures : résolution analytique, méthode des éléments finis.
E2 : SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR
(Concours externe et concours interne)
(Durée quatre heures)
Cette épreuve a pour objectif de s'assurer que le candidat connaît bien les phénomènes physiques mis en oeuvre en fonderie.
1. Eléments de mécanique des fluides.
Cinématique des fluides incompressibles et notions de pertes de charge.
Ecoulement des fluides réels : équation de Navier Stockes, régime d'écoulement laminaire, nombre de Reynolds.
2. Eléments de thermique.
Flux thermiques : bilans (énergie interne, enthalpie...).
Comportement thermique des fluides et matériaux : variations d'énergie interne et enthalpie.
Conduction, convection, rayonnement.
Détermination des caractéristiques thermiques des matériaux (moules et alliages).
3. Solidification.
Phénomènes de germination : influence des traitements à l'état liquide.
Phénomènes de croissance : lois de la diffusion dans les différentes phases.
Influence des transferts de chaleur et de masse sur la microstructure des alliages de fonderie.
4. Les techniques de fonderie.
Possibilités des différentes techniques de fonderie (alliages coulés, épaisseur minimale, tolérances dimensionnelles, état de surface...), pour les techniques suivantes :
La coulée par gravité dans les moules destructibles (moulage sable, lost foam) ;
La coulée par gravité dans les moules permanents (coquille) ;
La coulée sous basse pression ;
La coulée sous pression.
Pour chacune des techniques, le candidat devra connaître les processus de base pour la mise en oeuvre de ces procédés (moulage et noyautage).
5. Les systèmes de remplissage et de masselottage.
Géométrie.
Dimensionnement.
6. Relations structure-propriétés des alliages de fonderie.
Aciers, fontes et alliages d'aluminium.
Traitements thermiques.
7. Fours de fusion.
Technologie des fours (cubilot, fusion électrique, fusion à gaz).
Règles de fusion des alliages.
8. Contrôle des paramètres aux différents stades de la fabrication.
Mesures de grandeurs physiques, liées aux paramètres, appliquées aux matériaux de fonderie, aux alliages et aux processus.
Phénomènes physiques à mesurer, instrumentation, méthodologie d'optimisation des paramètres (plan d'expérience, analyse des données).
9. Conception assistée par ordinateur en fonderie.
Les principes généraux de la conception de pièce à l'aide de l'outil informatique. Application à la fonderie (plan de joint, dépouille).
Simulation du remplissage des moules et de la solidification des alliages (logiciels utilisés dans l'industrie) :
Les hypothèses ;
Les phénomènes physiques modélisés ;
Les validations expérimentales et l'interprétation des résultats.
E3 : RÉSUMÉ DE TEXTE
(Concours externe)
(Durée quatre heures)
Voir l'arrêté relatif à la nature des épreuves.
Pas de programme particulier.
ÉPREUVES ORALES
O1 : Analyse de documents
(Concours externe)
(Durée une heure trente ; préparation trois heures)
Pas de programme particulier.
Le thème de l'épreuve portera sur la fabrication d'une pièce en moyenne ou grande série (documents industriels) utilisant l'une des techniques décrites en E2.
O2 : Exposé pédagogique
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure ; préparation trois heures)
Le candidat choisit un sujet d'exposé parmi trois thèmes proposés par le jury et extraits des chapitres du programme de l'épreuve E2.
O3 : Entretien
(Concours externe et concours interne)
(Durée une heure)
Pas de programme particulier.