crg agreg 2015

Concours du second degr Rapport de jury

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Concours : Agrgation interne

Section : Sciences industrielle de lingnieur Option : Sciences industrielles de lingnieur et

ingnierie mcanique

Session 2015

Rapport de jury prsent par :

Monsieur Michel RAGE Inspecteur Gnral

Prsident de jury

Rapport de jury, agrgation interne SII option ingnierie mcanique

2

SOMMAIRE

Avant-propos 3 COMPOSITION DU JURY DE LA SESSION 2015 6 RSULTATS STATISTIQUES 7

PREUVE DE SCIENCES INDUSTRIELLES DE LINGENIEUR 8

LEMENTS DE CORRIGE 9 COMMENTAIRES DU JURY 31

PREUVE DEXPLOITATION PEDAGOGIQUE DUN DOSSIER TECHNIQUE 33

LEMENTS DE CORRIGE 34 COMMENTAIRES DU JURY 45

ACTIVITE PRATIQUE ET EXPLOITATION PEDAGOGIQUE DUN SYSTEME PLURITECHNIQUE 49

PREUVE SUR DOSSIER 57


3

Avant-propos

Lagrgation interne sattache valider le niveau de matrise des comptences pour synthtiser les

connaissances mobilisables pour rpondre un problme donn ; mais aussi et surtout pour laborer

des squences pdagogiques.

Ces comptences, pour lagrgation de sciences de lingnieur option ingnierie mcanique sont

dordre scientifique, technologique, professionnel et pdagogique. Elles doivent aussi rvler le

potentiel dadaptabilit du candidat faire voluer ses pratiques pdagogiques et montrer sa

capacit suivre, de faon rflchie, les mutations dun secteur dactivit en perptuelle volution.

Des produits rcents et innovants doivent illustrer en permanence nos enseignements.

Cette session 2015 est la deuxime dun concours dont les preuves ont largement volu par rapport

aux sessions antrieures. Les deux preuves dadmissibilit ont donn des rsultats peu satisfaisants

dans leur globalit. Cette session, dote dun faible nombre de places pourvoir, sest rvle

extrmement slective.

Les preuves dadmissibilit sont dfinies ainsi :

1 Sciences industrielles de lingnieur. Elle a pour but de vrifier que le candidat est

capable de mobiliser ses connaissances scientifiques et techniques pour conduire une

analyse systmique, laborer et exploiter les modles de comportement permettant de

quantifier les performances globales et dtailles d'un systme des points de vue matire,

nergie et information afin de valider tout ou partie de la rponse aux besoins exprims par un

cahier des charges. Elle permet de vrifier les comptences d'un candidat synthtiser ses

connaissances pour analyser et modliser le comportement d'un systme pluritechnique

automatique. Dure : quatre heures ; coefficient 2. 2 Exploitation pdagogique d'un dossier technique. A partir d'un dossier technique

fourni au candidat comportant les lments ncessaires l'tude, l'preuve a pour objectif de

vrifier que le candidat est capable dlaborer tout ou partie de l'organisation d'une squence

pdagogique, dont le thme est propos par le jury, relative aux enseignements

technologiques du cycle terminal "sciences et technologies de l'industrie et du dveloppement

durable (STI2D)" ou aux sciences de l'ingnieur de la voie scientifique du lyce, et aux

enseignements des BTS du domaine considr ainsi que les documents techniques et

pdagogiques ncessaires (documents professeurs, documents fournis aux lves, lments

d'valuation). Dure : six heures ; coefficient 1.

La premire preuve, commune aux trois agrgations SII, est construite de manire valuer un

spectre large de comptences et de connaissances scientifiques, technologiques et professionnelles

ncessaires la matrise des activits de conception, de dimensionnement, danalyse de

comportement. Tous les champs lis la matire, lnergie et linformation sont susceptibles dtre

couverts par les futurs sujets.

Afin de bien prparer la deuxime preuve, je conseille fortement aux futurs candidats de lire

attentivement les commentaires lis aux preuves dadmission contenus dans ce rapport et de bien

analyser les sujets zro, notamment ceux du CAPET SII publis sur le site du ministre, qui montrent

parfaitement les concepts lis la conception de squences de formation :

(http://www.education.gouv.fr/cid49096/exemples-de-sujets-et-notes-de-commentaires-concours-du-

second-degre.html).


4

Les preuves dadmission sont dfinies ainsi :

1 Activit pratique et exploitation pdagogique dun systme pluritechnique. Dans

l'option choisie, le candidat dtermine, au moment de l'inscription, un domaine d'activit parmi

les deux proposs ci-aprs : "conception des systmes mcaniques ou "industrialisation des

systmes mcaniques.

Le support de l'activit pratique propose permet, partir d'une analyse systmique globale,

l'analyse d'un problme technique particulier relatif la spcialit de l'agrgation. La

proposition pdagogique attendue, directement lie aux activits pratiques ralises, est

relative aux enseignements technologiques de spcialit du cycle terminal "sciences et

technologies de l'industrie et du dveloppement durable (STI2D) du lyce et des programmes

de BTS et DUT relatifs aux champs couverts par l'option choisie.

L'preuve a pour but d'valuer l'aptitude du candidat :

- mettre en uvre des matriels ou quipements, associs si besoin des systmes

informatiques de pilotage, de traitement, de simulation, de reprsentation,

- conduire une exprimentation, une analyse de fonctionnement d'une solution, d'un

procd, d'un processus afin d'analyser et vrifier les performances d'un systme

technique,

- exploiter les rsultats obtenus et formuler des conclusions,

- concevoir et organiser une squence de formation pour un objectif pdagogique impos

un niveau de classe donn et prsenter de manire dtaille un ou plusieurs points-

clefs des sances de formation constitutives. La squence propose prend appui sur

les investigations et les analyses effectues au pralable par le candidat au cours des

activits pratiques relatives un systme technique.

Le candidat est amen au cours de sa prsentation orale expliciter sa dmarche

mthodologique, mettre en vidence les informations, donnes et rsultats issus des

investigations conduites au cours des activits pratiques qui lui ont permis de construire sa

proposition pdagogique.

Au cours de l'entretien, le candidat est conduit plus particulirement prciser certains points

de sa prsentation ainsi qu' expliquer et justifier les choix de nature didactique et

pdagogique qu'il a oprs dans la construction de la squence de formation prsente.

Dure totale : 6 heures (activits pratiques : 4 heures ; prparation de l'expos : 1 heure ;

expos : 40 minutes maximum ; entretien : 20 minutes maximum) Coefficient 2.

10 points sont attribus la premire partie lie aux activits pratiques et 10 points la

seconde partie lie la leon.

2 preuve sur dossier. L'preuve consiste en la soutenance devant le jury d'un dossier

technique et scientifique ralis par le candidat dans un domaine de l'option prpare, suivie

d'un entretien.

L'preuve a pour but de vrifier que le candidat est capable de rechercher les supports de son

enseignement dans le milieu conomique et d'en extraire des exploitations pertinentes pour

son enseignement en collge ou en lyce. L'authenticit et l'actualit du support sont des

lments importants.

L'expos et l'entretien permettent d'apprcier l'authenticit et l'actualit du problme choisi par

le candidat, sa capacit en faire une prsentation construite et claire, mettre en vidence

les questionnements qu'il suscite et en dgager les points remarquables et caractristiques.

Ils permettent galement au candidat de mettre en valeur la qualit de son dossier et

l'exploitation pdagogique qu'il peut en faire dans le cadre d'un enseignement.

En utilisant les moyens courants de prsentation (vidoprojecteur et informatique associe, en

particulier), le candidat prsente le support technique qu'il a choisi pour l'preuve ainsi que les

investigations et dveloppements qu'il a conduits pour s'en approprier le fonctionnement et les


5

volutions potentielles. Lors de la prsentation, le candidat justifiera le choix du support

d'tude et les investigations conduites qui pourraient, selon lui, donner lieu des exploitations

pertinentes en collge ou en lyce.

Pendant l'entretien, le jury conduit des investigations destines se conforter dans l'ide que

le dossier prsent rsulte bien d'un travail personnel du candidat et s'en faire prciser

certains points.

Dure de totale de l'preuve : une heure (prsentation 40min entretien 20min) ; coefficient 1

Les dossiers doivent tre dposs au secrtariat du jury cinq jours francs avant le dbut des

preuves d'admission.

La premire preuve comporte deux valuations distinctes et complmentaires. Si les comptences

scientifiques et technologiques sont values dans la premire partie, cest bien une valuation des

comptences pdagogiques qui sont elles majoritairement analyses dans la deuxime partie. La

difficult des candidats apprhender cette dernire est proccupante, elle est pourtant lessence

mme des dmarches pdagogiques daujourdhui.

La deuxime, trs exigeante, se prpare ds maintenant ; de la pertinence du choix du support

technique dpend la qualit du dossier. Ainsi, cette preuve impose aux professeurs de s'engager,

ds leur dbut de carrire, dans un processus de rapprochement avec le monde de l'entreprise. Elle

doit amener le candidat conduire personnellement une analyse technique et conomique dun

problme authentique puis de concevoir une squence denseignement en adaptant les documents

techniques initiaux au niveau des lves.

Le jury attend des candidats, dans toutes les preuves, une expression crite et orale de qualit.

Lagrgation interne est un concours de recrutement de professeurs qui impose de la part des

candidats un comportement et une prsentation irrprochables. Le jury reste vigilant sur ce dernier

aspect et invite les candidats avoir une tenue adapte aux circonstances particulires dun concours

de recrutement de cadres de la catgorie A de la fonction publique.

Pour conclure, je souhaite que ce rapport de jury soit une aide efficace pour les futurs candidats

lagrgation interne SII option Ingnierie Mcanique, ainsi qu leurs formateurs lorsque les

prparations acadmiques, indispensables llvation des comptences professionnelles de

lenseignant, seront organises.

Michel RAGE

Prsident du jury


6

COMPOSITION DU JURY DE LA SESSION 2015

Prsident

RAGE Michel IGEN

Viceprsident

RIGAUD Rgis IA-IPR Limoges

Membres du jury

BERERA Federico IA-IPR Nouvelle Caldonie

CHANAL Hlne Matre de confrence IFMA

CHIRENT Claude Professeur de chaire suprieure Lyce Lafayette Clermont-Ferrand

COUDEN Jrme PRAG IFMA Aubire

DELPLACE Virginie Professeure agrge Lyce Baggio Lille

DESPREZ Jean-Marc IA-IPR Lille

DONY Benoit Chef de travaux Lyce Louis Aragon Givors

GAMELON Cdric Professeur de chaire suprieure Lyce La Martinire Monplaisir Lyon

GUERRERO Jean Professeur agrg Lyce Lafayette Clermont-Ferrand

LEFEBVRE Philippe IA-IPR Dijon

LOUF Franois Matre de confrence ENS Cachan

VELUT Christophe Professeur agrg Lyce Lafayette Clermont-Ferrand


7

RSULTATS STATISTIQUES

Inscrits Nombre

de postes

Prsents la 1

re preuve

dadmissibilit

Prsents la 2

e preuve

dadmissibilit Admissibles

Prsents aux deux preuves dadmissi

on

Admis

Public 284 7 192 183 16 14 7 Priv 35 1 23 23 3 2 1

Moyenne obtenue par le premier candidat admissible 17,14

Moyenne obtenue par le dernier candidat admissible 12,58

Moyenne obtenue par le premier candidat admis 15,62

Moyenne obtenue par le dernier candidat admis 13

Rpartition des admis par acadmies

Acadmies Nombre dadmis Besanon 1

Caen 1

Lyon 2

Nouvelle Caldonie 1

Rouen 2


8

preuve de sciences industrielles de lingnieur

Coefficient 2 Dure 4 heures

Le sujet est disponible en tlchargement sur le site du ministre


9

LEMENTS DE CORRIGE

L'tude portait sur un catamaran lectrique, L'Ar Vag Tredan, sans batteries qui peut

accueillir 150 personnes, dont 3 mobilit rduite, ainsi que 10 vlos. Il est dot de deux propulseurs

azimutaux et est capable datteindre une vitesse maximum (en charge) de 10 nuds. Ils permettent

la fois de propulser le navire et dassurer la direction puisquils peuvent pivoter sur 360

indpendamment lun de lautre.

.

Construit par le chantier STX de Lanester, ce bateau navette, la propulsion exclusivement

lectrique, se recharge chaque escale en seulement 4 minutes. Cette performance, offerte par la

rapidit de recharge des supercondensateurs, surpasse de loin celle des batteries traditionnelles.

En exploitation, lAr Vag Tredan effectue chaque jour 28 allers-retours, raison d'un par demi-heure,

pour un trajet aller denviron 7 minutes entre Lorient et Locmiqulic, de l'autre ct de la rade.

Avec 28 recharges compltes par jour, le bateau sera recharg environ 7000 fois par an.

Le sujet a t dcompos en 6 parties indpendantes afin de ne pas pnaliser les candidats.

La premire partie permettait de bien comprendre les spcificits de l'tude travers l'analyse du

trajet, de l'estimation des besoins en nergie, et comment y rpondre au vu de la place disponible

dans les flotteurs.

La seconde partie portait sur l'tude de la flottabilit du navire dans diffrentes situations afin de

vrifier si la stabilit transversale tait assure avec diffrents cas de charges.

La troisime partie reprenait un des cas de chargement de la partie 2 afin de vrifier la rsistance

mcanique, en flexion compose, d'un des barrots, lment qui relie les deux coques.

La pompe chaleur, qui permet d'assurer le confort thermique lors des traverses est succinctement

tudie en partie 4.

La partie 5 portait sur le paramtrage de la loi de commande du convertisseur dnergie afin de

respecter le temps de charge des supercondensateurs lors de chaque escale.

L'tude des propulseurs azimutaux d'un point de vue purement mcanique tait demande dans la

partie 6.


10

PARTIE N1 : ARCHITECTURE NAVALE ET AUTONOMIE NERGTIQUE

Question 1 : tablir les expressions littrales des grandeurs VF, t, W et WT

Voir document-rponse n1.

Question 2 : complter le tableau Bilan nergtique de la traverse aller-retour

Voir document-rponse n1.

Lnergie totale ncessaire est de : 13,65 1,2 = 16,38 .

Question 3 : pour chaque bord, dterminer le nombre maximum de modules M65V375F intgrables

dans le volume utile allou.

Pour un bord :

= 4,8 (1 0,3)

= 4,8 (0,7)

= 3,36 3

Pour chaque module M65V375V, le volume est de 52 l (52 dm3) do le nombre total de modules NT

par bord :

= 3,36

0,052= 64,6

On retiendra 64 modules.

Question 4 : comment associer les modules pour obtenir une tension aux bornes de lensemble de

520V compte-tenu de leurs caractristiques lectriques ?

Proposer un schma de raccordement permettant dintgrer tous les modules.

Chaque module prsente ses bornes une tension de 65 V. Pour raliser 520V, il faut mettre 8

modules en srie. Pour stocker le maximum dnergie dans lespace imparti, il faut disposer 8

branches en parallle de 8 supercondensateurs en srie.

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

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c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c


11

Question 5 : calculer la capacit du supercondensateur quivalant tous les modules

convenablement associs dun bord.

Huit branches de huit condensateurs de capacits c de 375 F en srie ont une capacit

quivalente c de 375 F. Lensemble supporte 520V.

Une approche temporelle (utilisation des lois de Kirchhoff) ou frquentielle (utilisation des impdances

complexes et des rgles dassociation de diple) sont possibles.

Question 6 : dterminer numriquement les coefficients 1 et 1 sachant que 100% de correspond

la tension maximale de 520 V pour laquelle la capacit des supercondensateurs est de 375 F. Donner

lexpression renseigne de ().

1 = 230,8

1 = 277 . 1

() = 0,277 + 230,8

Question 7 : montrer que, lors dune charge, lnergie stocke par la capacit du supercondensateur

peut scrire :

= 1

21(

2 2 ) +

1

31(

3 3 )

On rappelle que lexpression de lnergie stocke en fonction de la puissance instantane p(t)

scrit :

= ()

0 avec () = (). ()

On notera la tension en dbut de charge et la tension obtenue en fin de charge.

= ().

0

= (). ().

0

= (). ()

.

0

= (). ()

.

()

(0)

On pose v(0) = Vmin et v(t) = Vmax.

= . (1. + 1)

= (1.. + 1. ).

= [1.3

3+ 1.

2

2]


12

= 1.

3

3+ 1.

2

21.

3

3 1.

2

2

=1

2. 1. (

2 2) +

1

3. 1. (

3 3)

Question 8 : valuer la quantit dnergie totale (kWh) stocke lors dune charge lembarcadre de

Port Man.

1- Pour un bord en tenant compte de la variation de capacit des supercondensateurs avec la tension

:

=1

2 230,8 (5202 2502) +

1

3 0.277 (5203 2503)

= 9,869 .

Pour la navette complte (deux bords), lnergie stocke est de 19,74 . .

2- Pour la navette, on peut directement calculer lnergie stocke : = 2 64 220 = 28,16 .

En ne tenant pas compte de la variation de la capacit des supercondensateurs, on commet une

erreur non ngligeable sur lestimation de lnergie stocke pendant la charge.

Question 9 : les rsultats obtenus prcdemment permettent-ils de valider lautonomie nergtique

de la navette compte-tenu de lvolution de sa structure ? Justifier la rponse.

Lautonomie est satisfaite car lnergie stocke (19,74 . ) couvre les besoins qui sont de

16,38 . .


13

PARTIE N2 : FLOTTABILITE DU NAVIRE DANS LES CONDITIONS PRVUES PAR LE

RGLEMENT DE CLASSIFICATION DES NAVIRES DU BUREAU VRITAS.

Question 10 : montrer que le volume immerg dun flotteur peut scrire en fonction du tirant deau t

et de la largeur dun flotteur b sous la forme V = 18bt + bt.

3

18 6 b

V = V1 +V2 = 18bt. + 2tbt / 2 = 18bt + bt

Question 11 : vrifier que l'quation qui dtermine le volume immerg en fonction du tirant d'eau

s'crit de la faon suivante : V = 2t + 36t

Application numrique avec b = 2 donne V = 2t+36t

Question 12 : dterminer le tirant deau du navire vide.

Principe d'Archimde : F = Vg V = F/ (g) F = mg / 2 pour un flotteur

V = mg/( g2) = m /(2)= 80 000 / (21025) = 39 m3

Do lexpression : 2t + 36t - 39 = 0

= 36 + 4239 = 1608

= 40,1

t1 = (-36 + 40,1) / (2.2) = 1,02 m

t2 < 0

Question 13 : on admettra une modlisation mcanique d'une poutre sur deux appuis, complter le

schma du DR 4 avec les valeurs de F1, F2, F3 et d :

F1 = 104* 9,81 = 98 100 N Charge exceptionnelle due une voie d'eau

F2 = 150*100*9,81 = 147 150 N Charges dues aux passagers et au charges transportes

F3 = 8.106 * 9,81 = 784 800 N Charge due la masse du navire

d = 1,25 m position du centre de gravit de la charge due aux passagers et aux charges

transportes concentres sur une moiti de la cabine 4,5/2 = 2,25 m et 2,25 - 1 = 1,25 m

par rapport l'axe du flotteur 1

Question 14 : calculer la charge supporte par chaque flotteur Fv1 , Fv2 et Fh1

Application du PFS ou simple calcul de moment au point 1 donne :

Fh1 = 0 N (pas de charges horizontales quilibrer)

Fv2 = (784 800 x 3,5+147 150 x 1,25) / 7 = 418 677 N

Fv1 = 98 100 + 147 150 + 784 800 418 677 = 611 373 N

t V1

V2


14

Question 15 : quelle serait alors linclinaison transversale du navire en degrs ?

Il faut dterminer l'immersion de chaque flotteur et en dduire l'inclinaison du navire

Flotteur 1

V = F/ .g = 611 373 /(9,81 *1025) = 60,80 m3

d'o l'quation 2t + 36t 60,80 = 0 rsoudre

= 36 + 426080 = 1782

= 42,21

t1 = (-36 + 42,21) / 22 = 1,55 m

t2 < 0

Flotteur 2

V = F/ g = 418 677 /(9,81 *1025) = 41,64 m3

Do l'quation 2t + 36.t 41.64 =0 rsoudre

= 36 + 4241.64 = 1629

= 40,36

t1 = (-36 + 40,36) /2.,2 = 1.09 m

t2 < 0

Linclinaison est donc de arc tan ((1,5 -1,9)/7) = 3,76

Question 16 : calculer l'intensit et la position verticale D de Fh due au vent

Surfaces exposes au vent (surface merge du flotteur) :

24-3,64 = 20,36 m 1,82*2 = 3,64 m

Partie 1 merge du flotteur : S1 = 1,8220,36 =37,05 m

Distance de la force la ligne de flottaison :d1 = 1,82 / 2 = 0,91 m

Partie 2 merge du flotteur : S2 = 1,82 x 3,64/2 = 3,31 m

Distance de la force la ligne de flottaison :d2 = 1,82*2 / 3 = 1,213 m

(position du centre de gravit d'un triangle rectangle 1/3 de la hauteur)

Surface de la cabine : S3 = 19 * 2,38 = 45,22 m

Distance de la force par la ligne de flottaison : d3 =1,82 + 2,38/2 = 3,01 m

Surface du poste de pilotage : S4 = (6 * 1,12) = 6,72 m

Distance de la force par la ligne de flottaison :d4 =1,82 + 2,38 +1,12/2 = 4,76 m

S1 3-1,18 = 1,82 m

S2


15

Une pression de 750 Pa

Calcul de la rsultante des forces et sa position verticale :

FV = (Pi.Si) = 750 x 37,05 + 750 x 3,31 + 750 x 45,22 + 750 x 6,72 =

FV = 69 225 N

d = (di.Pi.Si) / (Pi.Si) par rapport la ligne de flottaison

d = 2,23 m

Rsultante efforts du vent sous forme de tableau

b m h m S m d m F (S,750) N d.F N.m D m

Flotteur S1 20,36 1,82 37,06 0,910 27791,40 25290,17

Flotteur S2 3,64 1,82 3,31 1,213 2484,30 3014,28

Cabine 19 2,38 45,22 3,010 33915,00 102084,15

pilotage 1 6 1,12 6,72 4,760 5040,00 23990,40

92,31

69230,70 154379,01 2,230

Rsultante efforts du vent avec prise en compte de l'avance du poste de pilotage

b m h m S m d m F (S.750) N d.F N.m D m

Flotteur S1 20,36 1,82 37,06 0,910 27791,40 25290,17

Flotteur S2 3,64 1,82 3,31 1,213 2484,30 3014,28

Cabine 19 2,38 45,22 3,010 33915,00 102084,15

pilotage 1 6 1,12 6,72 4,760 5040,00 23990,40

pilotage 2 1,12 0,56 0,63 2,709 470,40 1274,45

92,93

69701,10 155653,45 2,233

L'hypothse de ngliger l'avance du poste de pilotage est donc tout fait justifie

Question 17 : calculer la charge verticale supplmentaire sur chaque flotteur F'v1 et F'v2 quengendrent

les effets du vent, complter le document DR4

Application du PFS ou simple calcul de moment au point 1 donne :

F'v2 = 69225 x 2,23 / (-7) = - 22 053 N

F'v1 = + 22 053 N

Les efforts horizontaux dus au vent seront quilibrs par la pression horizontale de l'eau rpartie

quitablement sur chaque flotteur

F'h1 = F'h2 = Fh / 2 = 69 225/2 = 34 613 N

Question 18 : dterminer linclinaison du navire en tenant compte des effets du vent, linclinaison

totale ne doit pas dpasser 5 , conclure.


16

On applique le principe de superposition et on dtermine le tirant d'eau de chaque flotteur :

Flotteur F1

F = F'v1 + Fv1 = 22053 +611 373 = 633 426 N

V = F/ .g = 633 426 /(9.81 *1025) = 63 m3

d'o l'quation 2t + 36.t 63 = 0 rsoudre

= 36 + 4.2.63 = 1800

= 42.43

t1 = (-36 +42.43) /2.2 = 1.60 m

t2 < 0

Flotteur F2

F = F'v2 + Fv2 = - 22053 + 418 677 = 396 624 N

V = F/ .g = 396 624 /(9,81 *1025) = 39.44 m3

d'o l'quation : 2t + 36t 39.44 = 0

= 36 + 4239,44 = 1611,6

= 40,14

t1 = (-36 +40,14) /2,2 = 1,03 m

t2 < 0

La diffrence d'immersion des flotteurs est de 1,60 -1,03 = 0,57 m

Linclinaison total est donc de arc tan (0,57/7) = 4,66 < 5

Linclinaison supplmentaire due au vent est de 4,66 3,76 = 0.9

Partie n3 : DIMENSIONNEMENT DELEMENTS DE STRUCTURE

Question 19 : montrer que la charge rpartie sur une traverse (ou barrot), peut tre assimile une

charge linique de 5790 N/m

Les flotteurs ne sont pas prendre en compte, seules les superstructures sont considrer :

Charge par m = m.g /s = 70 000 * 9,81 /(9 *24) + 150 * 100 *9,81 /(9*24) = 3860 N/m

Charge linique : 3860 *1,5 = 5790 N/m

Question 20 : on admettra que la charge horizontale due au vent calcule la Question 16 est de

70000 N , dterminer leffort de compression dans un des barrots.

Dtermination du nombre de traverses : 16 Traverses (barrots) d'aprs les donnes

N = 70 000 /16 = 4 375 N

Question 21 : quelle est la sollicitation laquelle est soumis un barrot ?

Flexion compose

Question 22 : justifier la valeur de bs1

voir tableau DR 5

Question 23 : calculer les caractristiques gomtriques de la section transversale.

voir tableau DR 5


17

Question 24 : calculer la contrainte normale maximale dans la section la plus sollicite d'un barrot

compression = N/S = 4 375.10-6

/ 0,00625 = 0,7 MPa valeur ngligeable

5 mtres est la porte "libre" de la poutre entre les deux coques et moment flchissant

maximum se situe un des deux appuis

Mf max = Pl2/12 = 5 790,5/12 = 12 063 N.m

max = Mfmax/(IGx/v1) = 66,3 MPa

min = Mfmax /(IGx/v2) = 19 MPa

Concluez : max Flexion + compression : 66,3 0,7 = 65,6 MPa

Valeurs qui restent en dessous de la limite lastique de l'aluminium utilis e = 190 MPa

Question 25 : vrifier la contrainte au point le plus sollicit avec le critre donn dans le rglement

NR84 du 1er

mars 1996 qui prcise quen un point i :

max = (i + 3.i) 1/2

max = )30.(3)6,65( = 84 MPa > 80 MPa la section est trop faible

Faire le choix le plus conomique entre augmenter la hauteur de l'me (ou l'paisseur de la

semelle S2) ou rajouter un (ou des) barrots supplmentaires.

Partie n4 : ANALYSE DUN ELEMENT DE CONFORT, LA CLIMATISATION ET PLUS SPECIFIQUEMENT LA POMPE

A CHALEUR.

Question 26 : partir du cycle frigorigne (document technique DT8),

voir DR6

Question 27 : calculer le Coefficient de Performance thorique (COPTh)

COPth =(h4 - h6)/(h4 - h3) = ( 475 - 245)/(475 - 420) = 4,18

Question 28 : calculer le COPrel (exprimentalement lnergie rcupre au condenseur a t

calcule 145 KW dans la situation la plus dfavorable).

COPrel = 145 /37,5 = 3,86

Question 29 : comparer le COPRel et le COPth. Pourquoi observe-t-on une diffrence ?

La diffrence sexplique par la non-prise en compte du rendement du compresseur et des

pertes de charges dans les tuyauteries, dans le compresseur et dans les changeurs de la

PAC.

Par ailleurs, comparer ces deux valeurs n'a pas une grande signification, sachant que pour le

calcul du COPTh on utilise des lments lis au fluide frigorigne et dans le calcul du COPrel


18

on utilise des donnes lies l'installation et aux composants de l'installation. Comparer ces

deux valeurs ncessite de donner des prcisions quant aux limites de l'tude.

PARTIE N5 : PARAMTRAGE DE LA LOI DE COMMANDE DU CONVERTISSEUR DNERGIE

ADAPT AU RESPECT DU TEMPS DE CHARGE DES SUPERCONDENSATEURS.

Question 30 : sur le document-rponse DR2, complter les cases associes aux composants

lectriques de puissance en indiquant leur dsignation.

Voir document-rponse DR2.

Question 31 : exprimer littralement lexpression de vc(t) en fonction de E, rs et c. En dduire les

expressions littrale puis numrique de isc(t). Tracer isc(t) sur votre feuille de copie en prcisant les

points caractristiques de son volution. Quelle valeur maximale atteint-il ?

Nous avons rsoudre lquation diffrentielle suivante :

. .()

+ () =

() = ((0) ). +

Avec :

= .

Or

. () = .()

. () =( (0))

.

Numriquement :

. () = 103846.

0.975

La valeur maximale thorique que le courant puisse atteindre est de 103 846 A

Le courant maximal que peut dbiter le convertisseur A1 est de 530 A.

Question 32 : cette stratgie de commande est-elle compatible avec les caractristiques lectriques

des constituants de la chane dnergie ? Justifier la rponse.

Cette stratgie de commande nest absolument pas envisageable compte-tenu de la valeur

thorique du courant appel ( Imax = 103846 A).

La loi de commande du convertisseur dnergie A1 retenue par la socit STX est du type IPV.

Elle se dcompose en trois phases successives :

- phase n1 : Charge courant constant (I) de lensemble des supercondensateurs ;

- phase n2 : Charge puissance constante (P) de lensemble des supercondensateurs ;


19

- phase n3 : Charge tension constante (V) de lensemble des supercondensateurs.

On prcise que :

- les supercondensateurs doivent stocker une nergie Ws de 9 kWh lors dune charge complte

portant la tension leurs bornes de 250 V 520 V ;

- le courant de charge ne doit pas prsenter de discontinuit lors du passage dune phase

la suivante ;

- le modle retenu pour le supercondensateur quivalent se rsume une capacit c

constante de 375 F : on nglige leffet de la rsistance srie rs.

Question 33 : la phase n1 de la charge dure 60 s et seffectue courant constant (I0 = 530 A).

Dterminer les expressions littrales puis numriques de la tension v(t), de la puissance p(t) puis de

lnergie stocke pendant cette phase.

On retiendra pour la phase n1 le schma quivalent suivant partir de linstant initial (t=0) :

Tension v(t) :

. () = .()

=

() =

. +

() =530

375. + 250

A t = = 60s, on atteint une tension aux bornes des supercondensateurs de :

() =530

375 60 + 250

() = 334,8

La puissance atteinte t = = 60s est de :

() = (). ()

() = ().

() = 334,8 530

() = 177,5 kW

nergie stocke pendante cette phase :

c I0 v(t)


20

= ().

0

= (). ().

0

= (

. + ) . .

0

=

2

.

2 + . .

Numriquement :

=5302

375. 602 + 250.530.60

= 2.96 .

Question 34 : la phase n2 de la charge seffectue puissance constante. La valeur de cette

dernire correspond la valeur de puissance instantane atteinte en fin de phase n1. En fin de

phase n2, la tension atteinte est de 520 V.

Dterminer la dure de cette phase de charge en considrant les grandeurs nergtiques.

Rponse : pendant la phase puissance constante, il reste charger 9. 2.96. soit

= 6,04 . . La dure de charge () puissance constante est :

=

()=

6.04 1000 3600

177500

= 122,5

Question 35 : en considrant que la dure de la charge tension constante de la phase n3 est

ngligeable, calculer le temps total (tct) ncessaire la recharge des condensateurs. Le temps

maximum prescrit dans le CCTP (document technique DT8) est-il valid ?

Le temps total de charge tct est de :

tct = 122,5 + 60 tct = 182,5 s

On a nglig le temps de charge tension constante.

Le temps maximum de charge de 4 min (240s) prescrit dans le CCTP est bien respect.

Question 36 : pour la phase n3, dterminer la valeur de la tension constante appliquer aux

supercondensateurs et valider lhypothse de dure ngligeable de cette phase.

Il faut appliquer aux condensateurs 520V auxquels on ajoute 0.988 V pour assurer la continuit du

courant pendant la charge.

On a nglig le temps de charge tension constante car il nexcde pas 5s (5 fois la constante de

temps)

= . = 1 ) (Calculs identiques la question n31).

Question 37 : reprsenter sur le document-rponse DR3 les allures du courant isc(t), de la tension v(t)

et de la puissance p(t) lors de la charge du supercondensateur quivalent. Proposer pour la phase n2

des allures probables dvolution du courant isc(t) et de la tension v(t).


21

Identifier les valeurs particulires des grandeurs physiques ncessaires au paramtrage du

convertisseur dnergie A1. Les faire apparatre sur les graphes du document-rponse DR3.

Voir DR3

PARTIE N6 : PROPULSEURS AZIMUTAUX : ANALYSE, JUSTIFICATION DES SOLUTIONS

TECHNOLOGIQUES ET FABRICATION.

Question 38 : construire un schma cinmatique minimal dun propulseur en modlisant les guidages

en rotation des arbres par des liaisons pivots lorsque cela est possible.

Question 39 : calculer et justifier le degr dhyperstatisme du modle ainsi construit.

En statique : Neq = 4*6 = 24 quations Ninc = 24 inconnues (3 pivots 1 glissire 1 rotule 1 ponctuelle) m = 2 mobilits utiles (0 interne) Donc h = 2

Question 40 : proposer une justification du choix dune motorisation hydraulique.


22

Le volume occup dans le navire doit tre faible (cf cahier des charges), un moteur hydraulique a une

puissance bien suprieure volume gal. Par ailleurs, malgr la rduction assure par le rducteur

roue vis sans fin, ce moteur tourne peu, et doit gnrer un couple lev. Un moteur lectrique serait

possible mais moins performant quun moteur hydraulique.

Question 41 : expliquer comment, en commande manuelle, le barreur connat la position du

propulseur.

En manuel, un homme tourne la manivelle pour faire tourner le propulseur, une roue gradue lui

donne lorientation du propulseur

Question 42 : expliquer comment le systme clean ship peut permettre dviter lintrusion deau dans

le propulseur et la pollution de leau de mer par de lhuile.

Ce sont les joints lvres qui permettent dviter que lhuile et leau de mer ne se mlangent. Le

systme clean ship est l pour vrifier que les joints assurent leur rle. Priodiquement de lair est

inject dans la canalisation qui arrive en haut de la gorge et un rservoir recueille leau de mer ou

lhuile de lautre canalisation. Si les quantits recueillies sont trop importantes, il y a un joint

dfectueux quil faut remplacer, mais ni le propulseur ni la mer nont subit de dommage.

Question 43 : proposer sous forme dun schma o apparatra le plan de joint, le systme

dalimentation, les ventuels noyaux et les masselottes, une gamme de moulage du carter principal.

Proposer et justifier un matriau. Expliquer comment des canalisations du clean ship peuvent tre

ralises lors du moulage.

Le cahier des charges exprime la notion de poids, il est donc ncessaire dutiliser un matriau utilisable en fonderie relativement lger : un aluminium semble convenir. Pour raliser les canalisations, des noyaux en sable ou raliss par lost fom ne sont pas

envisageables au regard de la faiblesse des diamtres. Ici, un tube en inox est positionn dans le

moule avant la coule et assure ensuite directement la fonction de canalisation

Question 44 : expliquer lintrt de rapporter une bague sous les joints lvres. Proposer une

manire de fixer la bague larbre. Expliquer quelles sont les caractristiques mcaniques attendues

de cette bague et proposer un matriau et un procd pour les obtenir.

La bague sous les joints lvres est une pice dusure. Elle vite de changer tout larbre dhlice. Cette bague est frette sur larbre dhlice.


23

Elle doit avoir une duret leve pour rsister lusure des lvres et des particules prsentes dans leau. Le matriau doit tre dur et inoxydable : un acier avec un pourcentage de carbone compris entre 0,4 et 0,7 convient. Une trempe superficielle permet datteindre la duret ncessaire. Question 45 : Chaque roulement rouleaux coniques est modlisable par une demi rotule au regard de la gomtrie des contacts qui le caractrisent. Les centres de pousse de ces deux roulements sont concidents, il est possible de les modliser par une rotule complte. Sans ngliger le rotulage du roulement rouleaux cylindriques, il est possible de le modliser par une liaison linaire circulaire. Laction de lhlice a t modlise sous la forme dune force de pousse qui propulse le bateau et sous laction dun couple rsistant. Laction du pignon sur la roue a t dcompose en deux forces, lune transmettant le couple lautre due langle de pression des dentures. La composante selon Y a t nglige, ce qui reste valider. Bilan des actions sur (1)

A

AA ZZYYA

0

..1 ;

C

CCC ZZYYXXC

0

...1 ;

OO

O

XC

XFHlice

.

.1 ;

B

BB XFZFPignon

0

..1

'

PFS Rsultantes :

0

0

0'0

BCA

CA

BA

FZZ

YY

FFX

PFS Moments en C :

0..

0..

0.

'

0

BA

BA

B

FrYcb

FcZcb

FrC

Rsolution :

r

CFB

0

r

CFFFX BC

00

'

0

.3,0

cb

C

cb

FrY BA

0

' .3,0.

cbrCc

cb

FcZ BA

.

.. 0

AC YY

cbrCb

cb

FbZ BC

.

.. 0


page 24

Question 46 : Lassemblage de la roue et de larbre dhlice est ralis par une mise en position appui plan centrage court. La rotation est arrte par adhrence par laction normale des vis. Pour dimensionner cet assemblage il faut valider que lon ne doit pas transmettre un couple suprieur au couple transmissible par frottement.

Ce couple limite est 22

33

max ...3

2

ie

ie

RR

RRfNC

en faisant lhypothse que les vis gnrent une

pression uniforme sur la surface dappui. N est leffort exerc par les vis, f le coefficient de frottement entre les deux matriaux de la surface de contact et Re et Ri les rayons extrieur et intrieur de la surface de contact.

Si mNC .900max , le dimensionnement de la liaison peut tre valid.

Question 47 :

Le roulement rouleaux subit exclusivement une charge radiale NZYF AArA 379422

La dure de vie de ce roulement est donc: heuresF

C

NL

rA

hA

63

10

6

90 10.42..60

10

Lhypothse la plus simple est de considrer que la charge radiale subit par chacun des roulements

rouleaux coniques est 2

22

CC

rC

ZYF

Pour les charges axiales:

Lun subit Y

FF rCCa

.21 et il sera pris 01 CaF

selon lannexe

Donc heuresF

C

NL

rC

h

63

10

6

90 10.17..60

10

Lautre subit '

2.2

BO

rC

Ca FFY

FF , valeur qui sera utilise pour le calcul selon lannexe.

Donc CarCA FYFXP 22 .. et heuresP

C

NL

A

h 14600..60

10 310

2

6

90

(soit 8 ans 5 h par jour)

Question 48 : Au regard des efforts importants que subissent ces roulements et de la ncessairement trs faible vitesse de rotation du propulseur, le critre dure de vie nest pas ici prpondrant. Le dimensionnement est ralis par la charge statique dadmissible par les roulements. Question 49 :

HVmotq JRJJJ .2

PDF en moment sur laxe moteur :

dt

dJCC motqRmot

.

dt

dJRC motqmotmot

...

Lquation diffrentielle du mouvement est donc: motmotmot

q CRdt

dJ 2...

Une solution de

lquation peut-tre approche informatiquement pour trouver le temps dtablissement de la vitesse de rotation de lhlice.


page 25

Rponses la question 1 :

Expressions littrales des grandeurs physiques suivantes :


Pen M

an

rade avant port Quai des Indes avant port rade

Pen M

an

D : Distances (milles) 0,50 0,30 0,30 0,50

VL : Vitesses Loch (nuds) 8,00 5,00 5,00 8,00

VC : Vitesses courant (nuds) 2,00 0,00 0,00 -2,00

VF : Vitesses fond (nuds) 10,00 5,00 5,00 6,00

3,00 3,60 8,00 3,60 5,00

P : Puissances (kW) 42,00 10,00 15,00 10,00 42,00

moteur 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90

PS : Puissance des servitudes

(kW) 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00

W : Energie consomme

(kW.h) 2,83 1,27 3,56 1,27

4.72

WT : Total nrgie par aller-

retour (kW.h) 13.65

Document-rponse n1 (DR1)

VF = VL + VC

t =D

VF

).

60 avec P et PS en

kW.

WT =

=1


page 26



Dsignation : Interrupteur sectionneur

porte fusible

Dsignation :

Hacheur

Dsignation :

Onduleur

Dsignation :

Contacteur

Dsignation :

Redresseur

Sens de circulation de lnergie lectrique lors dune charge des condensateurs


page 27



0 50 100 150 200 2500

100

200

300

400

500

600

temps (s)

v(t) en

V

Tension v(t) lors d'une charge

0 50 100 150 200 2500

100

200

300

400

500

600

temps(s)

isc(t

) en A

Courant isc(t)lors d'une charge

0 50 100 150 200 2500

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

temps(s)

p(t

) en k

W

Puissance p(t) lors d'une charge

Vo = 250 V A

334.8 V

520 V

132.5 kW

177.4 kW

Io = 530 A

Phase n1 Phase n2 Phase n3

341.2 A

tI=60s TP=182.5 s


page 28




F'H1 =34 613 N

F'V1 = 22 053 N

FH =69 225 N

D =2.23 m

F'H2 =34 613 N

F'V2 =- 22053 N

7 m

Ligne de flottaison

F1 = 98 100 N F2 = 147 150 N F3 = 784 800 N

Fh1 = 0 N

Fv1 = 611 373 N Fv2 = 418 677 N

Axe flotteur 1

Axe flotteur 2

d = 1.25 m

7 m

3.5 m

Axe flotteur 1 Axe flotteur 2


page 29




Aire en m OG en m IGX en m4 v1 en m v2 en m IGX/v1 en m

3 IGX/v2 en m

3

0,00625 0.128 2,32958E-05 0.037 0.128 0,00063 0,000182

Semelle S2 h2 = 10 mm b2 = 100 mm

Ame A1 ha1 = 150 mm ba1 = 5 mm

Semelle S1

hs1 = 5 mm bs1 = .b = 0,6x1500 = 900 mm

. G

. O

Y

X

v1

v2


page 30



Temprature C

Pression Bar

Enthalpie KJ /Kg

Etats du fluide Transformations

Point 1 -16 4.9 240 Liquide + gazeux

Evaporation

Point 2 -16 4.9 415 (gazeux) +

liquide

Point 3 - 8 4.9 420 gazeux Compression

Point 4 75 22 475 gazeux

Point 5 33 22 260 Liquide + (gazeux)

Condensation

Point 6 33 22 245 liquide Dtente


page 31

COMMENTAIRES DU JURY

Premire partie : autonomie nergtique du bateau Cette premire partie permettait de valider globalement lautonomie nergtique du bateau. Elle a t

plutt bien traite. 90% des candidats lont aborde cependant, les connaissances transversales de

base lies au domaine lectrique sont parfois totalement ngliges, ce qui est fortement pnalisant

dans ce type dpreuve.

Deuxime partie : flottabilit du navire La flottabilit du bateau tait aborde dans cette partie du point de vue du tirant deau et de

linclinaison. Seul le bon sens et des notions de gomtries lmentaires taient ncessaires la

rsolution. 90% des candidats ont trait cette partie. La majorit dentre eux a compris lobjectif et mis

en uvre avec succs des dmarches de rsolutions pertinentes mme si certains rsultats aberrants

auraient du alerter.

Troisime partie : dimensionnement dlments de structure Cette partie portait sur un dimensionnement simplifi de la structure du navire. La modlisation

propose tait explique et construite pas pas au fil du questionnement. La validation de la structure

tait ralise par un dimensionnement de rsistance des matriaux.

Les notions de dimensionnement simple sont trop souvent ignores et conduisent des dmarches et

rsultats aberrants. Seuls 50% des candidats ont abord cette partie avec une grande htrognit

puisque certains candidats ont trait entirement la problmatique.

Quatrime partie : pompe chaleur de climatisation De nombreux candidats ne matrisent pas les notions fondamentales de thermodynamique. La notion

de coefficient de performance (COP) est particulirement mal matrise. Cette partie, ne ncessitant

pourtant que trs peu de temps et de connaissances, na pas t aborde (


page 32

Un dimensionnement du guidage en rotation de larbre dhlice permettait via une modlisation simple

de valider les choix de conception. Les dterminations des actions mcaniques dans les roulements

taient le point de dpart du dimensionnement. La dmarche de rsolution de problmes de statique

nest pas toujours matrise par les candidats. Les critres de dimensionnement de roulements ne

sont gnralement pas connus.

Trs peu de candidats ont abord cette partie (


page 33

PREUVE DEXPLOITATION PEDAGOGIQUE DUN DOSSIER TECHNIQUE

Coefficient 1 Dure 6 heures

Le sujet est disponible en tlchargement sur le site du ministre


page 34

LEMENTS DE CORRIGE

1re partie : Conception dune squence pdagogique partir du support prsent, partir des donnes et documents fournis, il sagissait de construire la squence pdagogique qui permettrait une classe dtudiants de 2

me anne de BTS CPI de mener

une tude de comportement de produit pour valider la solution apporte par lentreprise au problme rencontr. Cette squence pdagogique sinscrivait dans la perspective de lvaluation certificative terminale relative aux units U51 (modlisation et comportement de produits industriels) et U52 (analyse et spcification de produits). Cette squence pdagogique devait sarticuler obligatoirement sur les horaires de formation suivants : comportement des systmes techniques, construction mcanique, industrialisation des produits (cf. DP4, horaires de formation). Cette squence pdagogique prenait appui sur un travail dirig (TD), objet de la 2

ime partie. Il sagissait de mettre en uvre une dmarche globale de rsolution du

problme technique. (cf. DP7, extraits du document repres pour la formation du BTS CPI).

Question 1-1, sur feuille de copie et laide du document rponse DR1 : Dcrire en dtail le contenu de la squence attendue. Le candidat prcisera et justifiera :

les comptences vises en lien avec les tches, les activits professionnelles ;

la dure et le positionnement de la squence sur le cycle de formation des tudiants ;

la dure des modalits denseignement (cours et activits pratiques) avec une sance de travail dirig dtude et de simulation du comportement mcanique du moyeu de tambour de frein lors de la phases 130 dusinage ;

les prrequis ncessaires. La question pose nappelait pas de rponse unique, le candidat disposant dune autonomie et prise dinitiative quant la conception de sa squence. Les rponses cette premire question permettaient aussi de construire et dapporter des rponses cohrentes et pertinentes aux autres questions. Mme si les questions taient indpendantes, la cohrence globale des rponses apportes par les candidats a t value. Il sagissait pour cette premire question dapporter des lments de rponse au concept de squence qui caractrise la didactique et la pdagogie des Sciences Industrielles de lIngnieur. Depuis plusieurs annes, ce concept de squence a t explicit au travers de plusieurs sminaires nationaux, sert de rfrence lorganisation des plans de formation dans les diffrentes voies et filires de formation. Ce concept a fait lobjet de publications. Cf. article de lIGEN STI, revue technologie , n179, avril 2012.


page 35

Une squence privilgie :

lacquisition de comptences et savoirs associs prcis, en nombre limits ;

une dure courte de 2 4 semaines maximum ;

un thme porteur de sens pour les tudiants ;

la possibilit deffectuer une synthse et structuration de connaissances ;

une relation forte entre rfrentiel, thme, squence, support.

Concrtement, il appartenait au candidat de reprer les comptences quil souhaitait associer pour alimenter sa squence, lensemble des modalits denseignement (cours, TD et TP), les activits spcifiques envisages en lien avec le thme, le support tudi. Dans le cas dune dmarche inductive , dans le cadre des activits de TP, les candidats pouvaient introduire dautres supports que celui propos par le sujet, retenu pour le TD. Les comptences taient extraire du rfrentiel de certification. Pour leur donner sens, il appartenait au candidat de les associer en cohrence avec celles qui seraient abordes lors du TD tude de comportement et vrification de performances qui tait envisag. Pour ce TD, on pouvait identifier dans un premier temps les comptences C19a, C19b et C23. Ces comptences taient relier avec les activits professionnelles identifies dans le rfrentiel dactivits professionnelles (RAP). Certaines comptences devant tre values en fin de parcours de formation (C13, C18, C19a, C23 pour U51 et C04, C17, C19b, C20 et C25 pour U52), il tait judicieux de relever celles prvues par les preuves certificatives pour les intgrer (pour partie) dans la squence de formation imagine. La lecture des comptences, fournies en documents ressources, devait amener le candidat identifier les comptences dtailles quil souhaitait retenir dans son projet de squence. cela dautres comptences pouvaient tre envisages (pr requis ? en cours dacquisition ? envisages en terme dvaluation continue, formative, sommative ?) pour former un tout cohrent (dure, nombre de comptences, positionnement dans lanne de formation). Ces comptences retenues devaient tre justifies en fonction de la stratgie recherche comme par exemple la mobilisation de celles relevant du dcodage de CDCF (C01), de la recherche dinformation (C06), de la communication (C29), mais aussi celles relevant plus particulirement de lindustrialisation des produits, gnralement ngliges par les candidats. Dans la mesure o le thme et le support se prtaient lacquisition de nombreuses comptences, il appartenait au candidat de justifier le positionnement et la dure de sa squence, didentifier les comptences susceptibles davoir t abordes en amont, constitutives de pr requis que les candidats avaient prciser ultrieurement. Dans la mesure o en 2

ime anne, les tudiants de BTS CPI mnent un projet industriel, les candidats

devaient galement prciser le positionnement de cette squence pour acqurir dans un premier temps des comptences formatives, values de faon sommatives qui auraient t ensuite appliques au projet. Lautre possibilit tait de construire des comptences terminales pour les preuves U51 et/ou U52, auquel cas il fallait explicitement identifier les comptences vises. La lecture du sujet amenait, dans tous les cas, les candidats intgrer un travail dirig (TD) dtude de comportement avec la mobilisation des outils numriques de simulation. De fait, le candidat devait articuler les modalits denseignement quil proposait en consquence. Ont t values comme satisfaisant la question, les rponses qui indiquaient (sur le document rponse DR1) et justifiaient (sur feuille de copie) clairement les comptences identifies, les comptences dtailles retenues, la description et lassociation des modalits denseignement (cours, TD et TP) ainsi que les diffrents enseignements prvus la grille horaire (comportement des systmes techniques, construction mcanique, industrialisation des produits). Ont t valus les temps indiqus pour les diffrentes modalits et celui consacr la squence. En termes de pr requis, le candidat devait prciser ceux jugs ncessaires pour lacquisition des connaissances et savoir-faire nouveaux. Il ne sagissait pas de relever les domaines de savoirs (de S6 S9), identification beaucoup trop vaste, pas suffisamment prcise.


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Ont t apprcies, les rponses intgrant les phases de lancement, de synthse, de structuration des acquis des tudiants. Ont t apprcies, les rponses qui intgraient comme demand une construction de squence faisant intervenir les enseignements dindustrialisation. Question 1-2, sur feuille de copie : Prciser et justifier la stratgie pdagogique retenue pour chaque modalit denseignement (cours, TD, TP et chronologie des sances). Par stratgie pdagogique, tait attendu de la part du candidat, la justification de larticulation des modalits denseignement. En fonction de larticulation, des modalits dapprentissage (cours, TD, TP), il tait possible de constater si la stratgie imagine par le candidat permettait daborder les comptences de faon plutt inductive , dcouvertes, investigations au travers de cas particuliers pour ensuite gnraliser ou de faon plutt dductive, apports magistraux, description et application dune mthode un cas particulier. A cela, il tait possible pour les candidats de mettre en vidence le modle pdagogique retenu : transmissif, bhavioriste, constructiviste au travers aussi de larticulation (chronologie) des enseignements abords, ceux de comportement des systmes mcaniques ou de construction mcanique, avec ceux de lindustrialisation des produits, en classe entire, en groupes, Sagissant des TP, (et en gnralisant certains TD), il est demand en BTS CPI cf. DP7 8/9 dfinir les activits proposes aux tudiants de mobiliser des dmarches bhavioristes ou constructivistes. Manifestement les notions de complexit et de criticit, rapprocher des recommandations dcrites dans le document repres pour la formation du BTS CPI , cf. DP7, ne sont pas connues des candidats. Or en intgrant ces notions aux lments dcrits dans les rfrentiels de comptences et de savoirs associs, il est possible de construire des plans de formations contraints par la dure de formation tout en visant lefficacit et lefficience des squences pdagogiques attendues. Cet aspect a fait dfaut la quasi-totalit des candidats. Question 1-3, sur feuille de copie et laide du document rponse DR2 : Complter la fiche de prsentation de squence qui sera remise aux tudiants. Prciser :

la mise en situation en lien avec le contexte industriel propos ;

le ou les problme(s) rsoudre ;

les comptences dtailles vises par les diffrentes sances ;

les connaissances nouvelles que les tudiants devront matriser lissue de la squence ; les points cls qui seront valus lissue de la squence.

Pour la mise en situation, il sagissait laide de quelques phrases de traduire le contexte dentreprise, les lments de supports dcrits en situation de formation et problme technique aborder par les tudiants. La mise en situation supposait de reprendre le contexte dentreprise, les constats raliss avec lintroduction dun nouveau processus de ralisation des moyeux, les enjeux conomiques et industriels associs. Ces lments taient dj dvelopps par le document problmatique industrielle , les candidats devaient sen inspirer. Le problme rsoudre devait ncessairement reprendre, pour tout ou partie, le problme rencontr par lentreprise et ncessitait de le traduire en problme technique univoque pouvant amener un rsultat observable, mesurable, valuable en association avec les comptences vises. Il sagissait de lexprimer en termes simples pour des tudiants de 2

ime anne de BTS CPI, vocateur de la

dmarche de rsolution de problme technique entreprendre. Cette dmarche tait par ailleurs dcrite : association des tapes dexprimentation, dtudes, de simulation, danalyse et conclusion (cf. rsum des tapes de la dmarche de rsolution de problmes techniques initis par lentreprise ). Les candidats pouvaient donc partir de cette dmarche pour dvelopper une dmarche de rsolution de problme et une dmarche pdagogique faire pour apprendre , apprendre faire .


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Il sagissait aussi dindiquer aux tudiants les nouvelles connaissances (savoirs associs, mthodes..) qui seraient acquises dans le cadre de la squence. Pour le TD, il sagissait, de la dfinition du maillage, des conditions aux limites et des capteurs de raction, des modalits de chargement garantissant un rsultat optimal de la simulation. Il sagissait aussi de dgager les points cls de lvaluation mener en fonction des comptences abordes. Il sagissait de reprendre pour les comptences envisages, les critres et/ou indicateurs de performances associes aux comptences dtailles, de les caractriser, de les synthtiser pour que les tudiants connaissent le niveau dexigence attendu. Pour le TD, les points cls taient la qualit de la simulation, des rsultats obtenus, la qualit de lanalyse et des solutions de rsolution proposes, cf. rsultats attendus en C19a, b et C23 :

respect de la dmarche de calcul ;

exactitude de linterprtation des rsultats ;

pertinence des conclusions ;

validit de la simulation et de la dmarche mise en uvre.

Question 1-4, sur feuille de copie : Dtailler, pour la squence propose, le contenu des documents techniques qui viendront complter ceux fournis dans le sujet (autre que ceux proposes en 2

ime partie). Prciser et dtailler les

investigations et les dveloppements techniques et scientifiques anticiper par le professeur pour constituer le dossier technique dtude des tudiants. En fonction des comptences retenues pour la squence, les candidats devaient indiquer les documents qui seraient remis aux tudiants. Les documents ressources et rponses de lpreuve constituaient une partie de la rponse. Aux comptences, sont associes des donnes cf. DP2, aux tches professionnelles sont associes des conditions de ralisation de lactivit cf. DP1. Les candidats avaient une autre partie de la rponse en identifiant les ressources associes, non disponibles dans le sujet : La constitution du dossier technique pouvait comporter :

le catalogue des produits du fabricant de mandrin ;

le descriptif de lunit de production, ses performances

le catalogue outils et conditions de coupe ;

le plan 2D, 3D de loutillage et sa nomenclature ;

la maquette numrique de la pice tudie ;

un logiciel de choix et slection de matriaux ;

le dessin de dfinition du moyeu de tambour ;

un descriptif du mode dlaboration du brut ;

les tableaux de bord du suivi statistique de qualit

lAMDEC ralise par lentreprise sur loutillage ;

ensemble de bases de connaissances ou de ressources multimdias interactives en lien avec

le contexte industriel proche, le processus de ralisation du moyeu (rel ou simul), les

moyens mis en uvre (rels ou illustrs).

Le moyeu de tambour tant constitu de deux pices assembles par soudage, il apparat ncessaire aux professeurs de disposer de tous les lments techniques indispensables ltude, de vrifier et/ou caractriser les efforts appliqus au moyeu durant lusinage et/ou de choisir les paramtres de simulation adquats et/ou de vrifier le comportement du moyeu sous charge pour conduire, avec les tudiants, ltude de comportement de manire satisfaisante. De ces tudes pralables, les professeurs doivent disposer des conditions aux limites et hypothses associes, avoir tudi les diffrents problmes possibles et disposer dune stratgie de rsolution. Ils auront aussi prpar les ressources, les aides ncessaires aux tudiants qui rencontreraient des difficults.


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Si les diagrammes SysML sont fournis aux tudiants, il appartient aux professeurs de les formaliser, comme lments de cahier des charges de loutillage. De mme que la maquette numrique du moyeu de tambour ncessitait aussi une expertise spcifique.

2me partie : description du travail dirig Le travail dirig, qui sinscrivait dans la squence pdagogique envisage, devait porter sur ltude de comportement dune pice et lutilisation dun outil numrique afin de simuler les performances de loutillage. Le candidat devait prendre appui sur le document technique DT7 qui prcisait les diffrentes tapes de validation dun principe doutillage et de la simulation numrique. Sur feuille de copie Question 2-1 : Dtailler la sance de travail dirig envisage dans la squence. Prciser :

les tapes de travail et le questionnement associ qui seront demands aux tudiants ;

les documents, les ressources numriques, aides multimdia et logiciels professionnels quils devront mobiliser.

Les tapes de travail concernant le travail dirig sont dcrites ci-aprs. Introduction et rappel de la problmatique Il sagit ici de contextualiser de manire synthtique la problmatique industrielle laide de la fiche DR2 ainsi que les diffrentes tapes de travail des sances prcdentes. Ici, il fallait faire un bilan des rsultats des sances prcdentes, rsultats ncessaires llaboration du travail dirig.

Analyse du porte-pice : cette tape de travail permet dapprhender la mise en position de la pice et le fonctionnement du mandrin. La ralisation du schma technologique permet didentifier la nature des liaisons pice/porte-pice. La dtermination des actions mcaniques de coupe : il existe de nombreux modles permettant de calculer les actions mcaniques de coupe. Les constructeurs doutils fournissent ces modles obtenus en grande partie par exprimentation. Cependant, la connaissance prcise des valeurs de chacune des composantes deffort est primordiale pour rpondre la problmatique. Dans ce dossier, le protocole exprimental mis en place pour dterminer laction mcanique de coupe tait dcrit. La dtermination des efforts de serrage : la pression de rglage du groupe hydraulique prconise par le constructeur, est indique dans le sujet : 17 bars. partir de la rfrence du vrin hydraulique OKRJK 90 et du document constructeur FORKARDT fourni en document technique, on trouve les caractristiques techniques du vrin utilis. Il est possible de dduire leffort maximal utiliser partir de la pression de service. La dtermination de laction des mors sur la pice par une approche statique (traite pralablement au cours dun travail dirig) La dtermination des actions de contact entre le mandrin et le moyeu tambour de frein (traite pralablement au cours dun travail dirig) Conclusion du dcollement suite lanalyse statique et intrt de la mise en uvre dune simulation numrique afin de dterminer la pression ncessaire au maintien en contact de la pice sur le mandrin au cours de lusinage.

Travail effectuer Il sagit de dcrire les tapes de simulation du moyeu tambour dans le cas dun chargement statique, les lments de ce corrig sont proposs avec le logiciel CATIA (catiAnalysis)

dfinition du modle gomtrique 3D ;

maillage ;

conditions aux limites, conditions de contact et conditions cinmatiques ;

chargement ;

dfinition des capteurs de raction ;

calcul et rsultats.


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Conclusion du travail dirig Il sagit de conclure au regard de lanalyse de la spcification lie au chanfrein et des hypothses poses. Le professeur peut mettre disposition en version numrique le mode opratoire dutilisation du logiciel (fiche mthode), des vidos, des exemples traits et les rsultats obtenus. Question 2-2 : Prciser pour les diffrentes tapes de simulation, les paramtres configurer qui garantissent un rsultat de simulation fidle la ralit, cohrent et exploitable. tape 1 : dfinition du modle gomtrique 3D Attribution du matriau (cf documentation technique de la pice) : il sagit ici dun acier, matriau isotrope, le module dYoung et coefficient de Poisson sont donns par dfaut par le logiciel ou fournis dans les documents techniques de la pice. Insertion des lments gomtriques : il est ncessaire dinsrer les zones dapplication de laction de coupe et la modlisation de lappui plan. Les surfaces des mors sont galement insres au modle gomtrique 3D pour les intgrer dans le maillage.

tape 2 : le maillage Le maillage est dfini par le logiciel de manire grossire afin dtablir un premier rsultat, il est visualisable. La taille des mailles est modifiable afin daffiner progressivement les rsultats. Ici lobjectif de la simulation est un dplacement. On utilisera des lments paraboliques qui permettront dobtenir des rsultats plus fins que des lments linaires, taille gale. tape 3 : conditions aux limites Conditions de contact Dans la modlisation le porte-pice nest pas reprsent afin de rduire les cots de calcul. Nanmoins, il est ncessaire de tenir compte de ses interactions avec la pice. Pour cela, on met en place la dfinition de pices virtuelles rigides afin de modliser le contact entre les mors et le moyeu de tambour. Ces pices correspondent un objet rigide de masse nulle transmettant des actions mcaniques et permettant lventuel dcollement mais pas linterpntration des deux pices. Cette opration est ncessaire pour modliser laction de serrage du vrin sur la pice par lintermdiaire des trois mors. Conditions cinmatiques Modlisation de lappui plan par trois contacts sphre / plan. Conditions cinmatiques Modlisation de la relation entre les mors et la pice. tape 4 : chargement Chargements : type pression. Dfini en une zone localise reprsentant laction de loutil sur la pice. Dfini sur les surfaces des mors pour laction de serrage de la pice. (Les valeurs de chaque composante deffort sont celles dtermines dans les travaux dirigs prcdents). tape 5 : dfinition des capteurs de raction Mesure des efforts de raction sur chacun des trois appuis ponctuels reprsentant lappui plan entre le mandrin et la pice : il faut imposer des capteurs de ractions. tape 6 : calcul et rsultats Aprs avoir valid le calcul logiciel, il sagit de relever les dplacements et les efforts aux diffrents capteurs, pour conclure au regard de la spcification. Question 2-3 : Prciser la nature du travail de prparation personnel que les tudiants de BTS devront effectuer pour mener cette activit de TD. Il sagit, par rapport la squence prsente, didentifier les points ncessaires traiter et corriger avant de raliser le travail dirig dvelopp. Ces lments seront travaills la maison en fonction de


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lorganisation dcide par le candidat. Par exemple, lidentification des actions mcaniques de coupe partir de donnes constructeur, la ralisation du schma technologique, lidentification des actions mcanique de serragesont des questions pouvant tre traites en prambule soit en classe, soit sous forme dun travail de prparation ralis en dehors du temps scolaire. Lensemble des candidats ayant abord cette question a rpondu de manire gnralement cohrente avec la proposition de squence. Question 2-4 : Indiquer, pour la sance de travail dirige envisage, les possibilits de faire travailler de manire diffrencie les tudiants issus de la voie professionnelle (baccalaurat professionnel tude et dfinition des produits industriels) et des tudiants issus de la voie technologique (baccalaurat technologique sciences et technologies de lindustrie et du dveloppement durable). Prciser la nature des activits confies. Les activits diffrenties pour tre efficaces doivent sinscrire dans une logique de formation et prendre en compte les difficults mais aussi le potentiel des tudiants. Ici, la squence est positionne en deuxime anne. Un certain nombre de candidats a identifi les difficults rencontres par les deux publics. Les remdiations proposes ont t de nature et de formes diffrentes, souvent strotypes, les lves issus de baccalaurat professionnel tant supposs rgulirement en difficults. Certains candidats ont considr quen deuxime anne les difficults taient lisses et que lorigine des tudiants impactait peu, voire plus du tout, lorganisation du travail. Selon le point de vue, les rponses attendues devaient tre construites, argumentes et justifies. Il tait possible de prciser les ressources numriques varies mobiliser, en capacit dapporter une aide efficace aux tudiants, un plus grand accs lautonomie, pour la ralisation du travail demand et permettre de dgager du temps daccompagnement pour le professeur en fonction des besoins. Question 2-5 : Dtailler, pour la sance de travail dirig envisage, une activit qui permettra des investigations en groupe. Linvestigation en groupe doit sinscrire de faon pertinente dans le droul des activits. Elle doit permettre aux tudiants de confronter plusieurs solutions. Dans le cas de ce TD, il est envisageable de demander aux tudiants de se rpartir plusieurs simulations effectuer, avec des paramtres logiciels diffrents. A lissue de lactivit, les diffrents groupes doivent synthtiser leurs rsultats afin de comparer puis conclure. En aucun cas, elles ne doivent faire lobjet dune distribution partielle de tche qui enlverait ltudiant la vision globale de lactivit. Question 2-6 : Prciser, pour la squence attendue, les possibilits de mobiliser le potentiel offert par les environnements numriques de travail (ENT) dans laccompagnement des tudiants de BTS.

Le jury a apprci les candidats qui ont dvelopp des activits regroupes autour des diffrents axes suivants :

produire ensemble ;

partager des ides ;

tre acteur de son apprentissage ;

acqurir des mthodes de travail ;

constituer une base commune dinformation ;

accder des outils ;

promouvoir et dynamiser les activits de la section de BTS et de la squence propose en

particulier ;

proposer un accompagnement distance.

Le jury attendait des exemples contextualiss, en rapport avec la squence propose et en lien avec lensemble de la formation sur les deux annes. Certains candidats ont propos une utilisation de lENT clairement organise et structure en illustrant de manire synthtique et pertinente certains des points cits ci-dessus.


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3me partie : laboration de documents pour la squence pdagogique Le candidat devait traiter obligatoirement la partie suivante : - partie 3-1 : Interprtation dune spcification gomtrique (Partie obligatoire) Le candidat pouvait traiter au choix une partie parmi les deux suivantes : - partie 3-2 : tude de rentabilit (Partie au choix) - partie 3-3 : Analyse du porte-pice (Partie au choix)

Partie 3-1 : Interprtation dune spcification gomtrique (Partie obligatoire)

On souhaite fournir aux tudiants de BTS un corrig du document danalyse de spcification. Question 3-1-1 : Interprter la spcification gomtrique lie au chanfrein qui sera ralis dans la phase 130 dusinage en compltant et en illustrant chaque colonne du document rponse DR4. lments de corrigs : Voir DR4 complt Il sagissait dune cotation de position dune surface quelconque (chanfrein), surface devant tre positionne en rfrence laxe du cylindre, lappui sur la surface B. Cf. analyse fonctionnelle. Le document rdiger devait tre fourni aux tudiants comme lment de corrig. De fait, la qualit du document rdig, la rigueur de la description de la tolrance, suffisamment explicite, ont t values.

Partie 3-2 : tude de rentabilit (Partie au choix) On souhaitait dterminer le nombre de moyeux produire pour rentabiliser linvestissement ralis (mandrin expansible et une unit de production automatise). Les flux nets de trsorerie cumuls sur la dure de vie devaient tre suprieurs au montant de linvestissement et le dlai de


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rcupration de linvestissement tait rapide, fix deux annes. Cette contrainte devait figurer dans le cahier des charges qui aurait t remis aux tudiants de BTS. Question 3-2-1 : Calculer, en fonction de la quantit envisage de pices produire, le cot de production attendu li linvestissement ralis. Question 3-2-2 : tablir, pour les 5 annes, le tableau de calcul des Flux Nets de trsorerie li ce projet dinvestissement. Calculer la somme des flux nets de trsorerie. Question 3-2-3 : Dterminer (nombre dannes et mois) le dlai de rcupration (ou dlai de retour dinvestissement) du capital investi. Conclure quant lintrt de cet investissement. lments de corrigs : Voir DR3 complt La valeur rsiduelle se rajoute aux termes des 5 annes de fonctionnement, or elle tait value 0 . Il ny a pas lieu de considrer la valeur rsiduelle comme tant la valeur de linvestissement moins lamortissement ralis. Cette erreur frquemment commise aboutissait de fait des calculs errons. Les lments de calculs taient pourtant fournis, indiquant que la dprciation tait dj constate par le calcul de lamortissement. La somme des investissements slevaient 77000 euros Le cot de production annuel slevait 56000 euros = 7000 pices x 8 euros/pices Les tapes de calcul tant donnes, il suffit de complter le tableau propos en suivant la dmarche :

aux termes de 2 annes de fonctionnement les flux Nets de Trsorerie slevaient 45640 < Investissements raliss (70000 euros) ;

aux termes des 5 annes de fonctionnement, les FNT slevaient 114100 . Le dlai de rcupration se calcule ou se dtermine graphiquement. partir du tableau, on constate que le dlai de rcupration sera infrieur 3 ans, (91230 euros de flux nets de trsorerie en 4 ans pour 77 000 euros dinvestissements initial). Avec un taux dimposition de 0,3. FNT (4 ans) FNT (3ans) = 22280 euros FNT (4 ans) FNT (3ans) / 12 mois = 1901,67 euros / mois Investissement FNT (3ans) = 77000 68460 euros = 8540 euros Investissement FNT (3ans) / 1901 /mois = 4,49 mois soit 4 mois et 15 jours Le dlai de rcupration sera de 3 ans 4 mois et 15 jours ( un ou deux jours prs) : soit un dlai de rcupration trop long. Question 3-2-4 : Dterminer lexpression littrale permettant de calculer la quantit annuelle de moyeux de tambour de frein produire pour atteindre le seuil de rentabilit envisag (retour sur investissement sur 2 ans : flux nets de trsorerie (FNT) en 2 ans > montant des investissements). Raliser lapplication numrique. Si on prend comme hypothse un retour sur investissement sur 2 ans, pour que cet investissement soit rentable, il faut que les flux nets de trsorerie (FNT) en 2 ans soient suprieurs au montant des investissements, qui slvent 77 000 euros, soit 38 500 euros pour une anne. Il tait possible de raisonner sur une anne puisque le calcul est linaire. FNT(1 anne) = 38500 = [8 x Q produire (30000+15400)] x 0,7 + 15400 Soit Q = 9800 pices, environ 10 000 pices produire par an, soit une augmentation de productivit de 250 pices par mois. (taux imposition 0,3)

Partie 3-3 : Analyse du porte-pice (Partie au choix) On souhaitait fournir aux tudiants de BTS le schma technologique du mandrin (1). laide du document DT6 et avec les indications suivantes.


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Mise en position de la pice : la pice est centre dans les trois mors (3) et plaque axialement sur lappui plan (trois plots 120).

Fonctionnement du mandrin : le corps du mandrin (1) est reli un groupe hydraulique par une srie de pices intermdiaires non reprsentes sur lextrait de plan DT6. Leffort du tirant est transmis la pice (4), puis au piston (8). Quand le piston (8) recule, il entrane les trois mors (3). De par leurs formes et la forme du mandrin (1), la pice est plaque axialement sur ses appuis et finalement serre.

Question 3-3-1 : Reprsenter sur le document rponse DR5, le schma technologique du porte-pice (pour ne pas surcharger le schma, un seul mors sera reprsent). lment de corrig : voir le document rponse DR5. Le document rdiger devait tre fourni aux tudiants comme document technique. De fait, le dcodage des liaisons mis en uvre, la qualit du schma technologique, la reprsentation et le reprage explicite des liaisons et des composants ont t valus.

4me partie : valuation et accompagnement des tudiants

Question 4-1 : Proposer une fiche de structuration, distribuer aux tudiants de BTS, qui prcisera les diffrentes tapes danalyse et de validation dun porte-pice. Question 4-2 : partir du document DT7, rdiger en quelques lignes, les rgles qui rgissent le paramtrage du maillage (tape 2). Proposer une stratgie mettre en uvre lissue de ltape 6 pour vrifier la validit des rsultats. La rponse est en partie dtaille dans les rponses prcdentes. La ralisation du maillage dpend du logiciel utilis et des possibilits offertes. Il tait ncessaire de mettre en place un maillage volumique, en prcisant les zones pour lesquelles il est judicieux de raffiner le maillage. Les calculs coteux sont proscrire, il sagissait ici avec les tudiants de BTS de mettre en vidence les tapes de mise en place dune analyse de dformations par lments finis. Il sagissait de mettre en vidence les ventuelles simplifications et hypothses ralises (par exemple, le fait de considrer une seule pice en ngligeant lassemblage du moyeu et du tambour permettait dobtenir des rsultats constituant une premire approche de la problmatique). Les problmatiques abordes permettent didentifier et de mettre en uvre les rgles de paramtrage du maillage sur le logiciel catia. Les attendues dans cette preuve tait le lien entre les rsultats obtenus et les conclusions et points de vigilance apporter. Il fallait mettre en lien lanalyse de la spcification du chanfrein et le dplacement visualis sur un des appuis constituant lappui plan du montage du mandrin tambour de frein. La bote de vitesse tudie, et plus particulirement larbre primaire (cf. DT 1), offrent une possibilit dvaluer les comptences abordes dans le cadre de la squence. Question 4-3 : Proposer une valuation relative la squence propose en prcisant le ou les supports mobiliss, la nature des activits des tudiants de BTS, les grands axes du questionnement ainsi que les indicateurs et critres dvaluation retenus au regard des comptences atteindre. Lvaluation de cette question a port sur la capacit du candidat valuer les connaissances et comptences vises prcises sur la fiche de squence en sappuyant sur une pice cite dans le sujet. Le candidat devait, partir du support propos, se situer dans une logique de transfert de comptences une nouvelle situation de rsolution de problmes. On attendait du candidat quil


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identifie et retienne les indicateurs de performance dfinis dans le rfrentiel de certification, quil prcise les critres dvaluation. La rponse pouvait tre prsente sous forme de fiche ou de grille, prcisant lorganisation des indicateurs et critres dvaluation, les critres lis la prise dinitiative, la rigueur, certains savoir-tre.


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COMMENTAIRES DU JURY

Le sujet tait structur autour de quatre parties indpendantes.

1re partie : conception dune squence pdagogique

Les candidats devaient argumenter leurs choix en termes de stratgies pdagogiques. Cette partie a t aborde par tous les candidats. La construction dune squence, bien quessence mme du mtier denseignant, pose encore problme pour un certain nombre de candidats. Certains se limitent une succession dactivits pdagogique sans relle construction des acquis. De ce fait, la question portant sur la justification des stratgies pdagogiques na pas t traite correctement dans lensemble, car dune part, peu de candidats ont rellement construit une progression clairement identifie dans lacquisition des savoirs associs la squence, et, dautre part, bon nombre de candidats ne donne pas sens au terme stratgie pdagogique . Les candidats qui ont rpondu de manire satisfaisante cette partie ont labor une squence limage des propositions et recommandations actuelles de la discipline, au travers des sminaires et des documents daccompagnement diffuss sur le site duscol, sur le Rseau National de Ressource STI. Rfrence consulter : http://eduscol.education.fr/sti/ Concernant la question relative la fiche de squence distribue aux tudiants, la problmatique a t dans lensemble clairement identifie et explicite, il sagissait de la reformuler partir de la situation industrielle et de la mettre en lien avec les comptences du rfrentiel de formation du BTS. Peu de candidats ont associ ce qui relevait de la description du contexte de lentreprise avec les lments dcrits au travers des diagrammes SysML fournis vis--vis de loutillage mobilis. Lidentification des savoirs a manifestement t moins bien traite, ce qui traduit une approche trs superficielle des activits menes lors de cette squence. De ce fait, les points cls valuer en fin de squence, en lien avec les comptences abordes, font dfaut pour beaucoup de candidats. La question 4, concernant le contenu des documents techniques fournir aux tudiants, a t davantage traite. Les rponses relatives aux documents ressources sont dans lensemble satisfaisantes mais peu de candidats ont rellement dtaill le contenu.

2me partie : description du travail dirig

La plupart des candidats qui ont abord cette question se sont limits dtailler le travail effectu sur le logiciel de calcul par lments finis, les tapes tant fournies dans le sujet. Le jury attendait galement dans la rponse cette question une mise en perspective avec les activits pralables ncessaires la ralisation du TD sur logiciel, c'est--dire la dtermination des actions mcaniques de coupe, les actions mcaniques de serrage, lanalyse du mandrin et la ralisation du schma technologique. Une dizaine de candidats a prsent de manire claire et explicite le cheminement des activits ncessaires la dtermination des donnes du problme. La question relative au travail prparatoire na pas t correctement traite, sauf par les candidats ayant clairement prcis le travail effectuer au cours de la squence. La rponse ncessitait une rflexion globale pour prvoir en amont de la sance les donnes ncessaires la ralisation du TD. Il sagissait par exemple de lanalyse du mandrin et de la ralisation du schma technologique, la dtermination des diffrentes actions mcaniques extrieures appliques la pice. Concernant la question relative la gestion des diffrents profils dlves, le jury a t attentif largumentation apporte aux rponses des candidats, la mise en lien avec les pr-requis ncessaires la ralisation du TD, sur la faon ou non de valoriser les potentiels des tudiants. Concernant les investigations en groupe, le jury attendait, par exemple, de la part du candidat quil propose chacun des groupes de travail la mise en place dune simulation avec des configurations, des paramtres diffrents. Ceci, afin de pouvoir comparer des rsultats issus de simulations diffrentes (modlisation des liaisons, dfinition du maillage), de pouvoir pour un mme TD


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proposer une stratgie dapprentissage par cas particuliers pour ensuite pouvoir, comparer, spcifier, dfinir des limites, gnraliser, structurer une ou des mthodes. La question relative lutilisation de lENT a t aborde par beaucoup de candidat. Le fait de citer un ou deux documents numriques mis disposition ne constitue pas une rponse pleinement satisfaisante. Les candidats qui ont obtenu lensemble des points cette question ont apport une rponse structure, en exposant clairement lorganisation pdago

crg agreg 2015

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