La mécatronique associe l'informatique, la mécanique et l'électronique. Elle permet d'améliorer les performances des systèmes électroniques embarqués en réduisant leurs poids, leurs volumes, leurs consommations d'énergie et leurs coûts. Ces équipements doivent fonctionner sans défaillance pendant des durées de service de plus en plus longues. Les systèmes mécatroniques embarqués 2 présente les avancées de la recherche et de l'industrie appliquées aux domaines des systèmes mécatroniques qui intègrent la fiabilité dans le processus de conception. Accompagné d'exemples détaillés, cet ouvrage développe une méthodologie de caractérisation des défauts des systèmes mécatroniques. Il analyse la modélisation multi physique des défauts, révélant les faiblesses de création et les mécanismes de défaillance. L'élaboration de méta-modèles permettant de simuler les effets sur la fiabilité des conditions d'emploi et de fabrication est également exposée.
La mécatronique associe l'informatique, la mécanique et l'électronique. Elle améliore les performances des systèmes électroniques embarqués en réduisant leurs poids, leurs volumes, leurs consommations d'énergie et leurs coûts. Les équipements mécatroniques doivent fonctionner sans défaillance pendant des durées de service de plus en plus longues. Les conditions d'emploi particulièrement sévères de la mécatronique embarquée font apparaître des mécanismes de défaillance qui sont sources de pannes. Jusqu'à maintenant ces phénomènes de défaillance n'ont pas été abordés suffisamment en profondeur pour être maîtrisés. Cet ouvrage présente deux méthodologies : l'approche statistique d'optimisation de la conception par la fiabilité et l'approche expérimentale pour la caractérisation de l'évolution des systèmes mécatroniques en mode de fonctionnement. Il analyse également les nouveaux outils d'analyse des effets des contraintes d'origine thermique, vibratoire, humide, électrique et électromagnétique.
Par son approche interdisciplinaire, la mécatronique permet l'intégration en synergie de la mécanique, de l'électronique, de l'automatique et de l'informatique dans la conception et la fabrication d'un produit en vue d'optimiser sa fonctionnalité. Cet ouvrage étudie la détection des défauts de matériaux par la lumière polarisée à partir d'une analyse optimisée des données expérimentales basée sur des modèles statistiques et théoriques. Les méthodes mises en oeuvre dans le cadre de recherches fondamentales sur les matériaux innovants sont explicitement décrites. Défauts à l'échelle nanométrique en lumière polariséedéveloppe également les différentes théories sur la lumière, ses états de polarisation et son interaction avec la matière. Il présente les techniques optiques de type sonde et pompe-sonde qui permettent de caractériser les défauts des matériaux susceptibles d'impacter la performance d'un produit.
Les innovations en rupture dans les domaines de l'ingénierie quantique et des nanosystèmes s'appuient sur les méthodes développées en recherche. Une maîtrise des techniques de mesure et de l'application de modèles théoriques basés sur les principes de la mécanique quantique sont nécessaires.Cet ouvrage présente des méthodes expérimentales pour développer et caractériser les matériaux à l'échelle nanométrique, pour des cas pratiques d'applications des ondes électromagnétiques tels que la 5G ou l'hétérodynage en optique. Il traite également des matériaux intelligents par le couplage électromécanique des piézoélectriques, en se focalisant sur la réduction des échelles et sur les applications électromécaniques. L'utilité des méthodes d'analyse statistique basées sur les facteurs de sûreté et sur les techniques de calcul les plus avancées en fiabilité est démontrée pour l'optimisation des systèmes employés dans la caractérisation, l'expérimentation et la conception de produits industriels.
Les nanosciences, les nanotechnologies et les lois de la physique quantique sont source d'innovations de rupture. À partir de systèmes quantiques à deux niveaux, l'ingénierie quantique permet de développer des matériaux et des systèmes de mesure très sensibles et des ordinateurs quantiques de très haute puissance de calcul.Cet ouvrage présente les connaissances de base pour les applications industrielles dans le domaine de l'ingénierie quantique et des nanotechnologies. Il analyse les systèmes optiques pour la mesure à l'échelle nanométrique et les modèles quantiques décrivant l'interaction d'un système à deux niveaux avec son environnement. Il traite également du concept de spin à partir de l'équation de Dirac et explique le fonctionnement des portes quantiques à partir des fondements théoriques et des exemples d'application. La méthode d'optimisation fiabiliste (RBDO) est appliquée pour estimer les propriétés mécaniques des nanotubes de carbone.
To develop innovations in quantum engineering and nanosystems, designers need to adopt the expertise that has been developed in research laboratories. This requires a thorough understanding of the experimental measurement techniques and theoretical models, based on the principles of quantum mechanics. This book presents experimental methods enabling the development and characterization of materials at the nanometer scale, based on practical engineering cases, such as 5G and the interference of polarized light when applied for electromagnetic waves. Using the example of electromechanical, multi-physical coupling in piezoelectric systems, smart materials technology is discussed, with an emphasis on scale reduction and mechanical engineering applications. Statistical analysis methods are presented in terms of their usefulness in systems engineering for experimentation, characterization or design, since safety factors and the most advanced reliability calculation techniques are included from the outset. This book provides valuable support for teachers and researchers but is also intended for engineering students, working engineers and MasterÂs students.
This book describes the methods used to detect material defects at the nanoscale. The authors present different theories, polarization states and interactions of light with matter, in particular optical techniques using polarized light. Combining experimental techniques of polarized light analysis with techniques based on theoretical or statistical models to study faults or buried interfaces of mechatronic systems, the authors define the range of validity of measurements of carbon nanotube properties. The combination of theory and pratical methods presented throughout this book provide the reader with an insight into the current understanding of physicochemical processes affecting the properties of materials at the nanoscale.
Nanoscience, nanotechnologies and the laws of quantum physics are sources of disruptive innovation that open up new fields of application. Quantum engineering enables the development of very sensitive materials, sensor measurement systems and computers. Quantum computing, which is based on two-level systems, makes it possible to manufacture computers with high computational power. This book provides essential knowledge and culminates with an industrial application of quantum engineering and nanotechnologies. It presents optical systems for measuring at the nanoscale, as well as quantum physics models that describe how a two-state system interacts with its environment. The concept of spin and its derivation from the Dirac equation is also explored, while theoretical foundations and example applications aid in understanding how a quantum gate works. Application of the reliability-based design optimization (RBDO) method of mechanical structures is implemented, in order to ensure reliability of estimates from the measurement of mechanical properties of carbon nanotube structures. This book provides valuable support for teachers and researchers but is also intended for engineering students, working engineers and MasterÂs students.