Pourquoi utiliser CES Edupack?
•C’est un outil d’aide à la conception, utilisé dans le cadre de la formation TS CPI (Conception de Produits Industriels) au lycée Couffignal à Strasbourg.
En cours de formationDans le cadre de projets industriels.
•Il développe un esprit ouvert pour les étudiants:Un problème de conception n’a pas une solution unique exacte, mais souvent plusieurs solutions plus ou moins performantes.
•Il permet de faire des choix rationnels.
•Il assure des liens entre :FONCTION – MATERIAU – PROCEDE – GEOMETRIE
Stratégie* de choix avec CES Edupack:
•Revue : Valeurs limites ( mini, Maxi) à ne pas dépasser
•Classement: Indices de performancesReprésentation sous forme de diagrammes dans lesquels plusieurs propriétés sont regroupées. Exemple: Résistance/Poids.
Fonction: Choisir le mode dominant de chargementObjectif: Minimiser la masse ou minimiser le coût (.Cm) ou minimiser l’impact environnemental (.Ie) (Énergie nécessaire à la production, Dioxyde de
carbone rejeté, recyclable)
Contraintes: Définir les variables spécifiées et libres.
•Conditions locales: Proximité fournisseur, sous-traitant,existence d’une expertise d’un équipement dans l’entreprise,…
•Informations complémentaires: disponibilité, coût, impact environnementales,…
*: d’après l’ouvrage: « CHOIX DES MATERIAUX EN CONCEPTION MECANIQUE » Michael F.Ashby
CES Edupack
•Revue :
•Classement:
•Conditions locales
Modeleur volumique:Pro_Engineer
Cahier des charges fonctionnel
Fonction
Objectif
Contraintes
Indices de performances
Détermination des facteurs de forme: Ø
Dessin d’une section - géométrie
Ensemble de solutions
Etude d’optimisation avec Pro_Engineer
Niveaux
Tableaux – cas simplesdans l’aide CES Depth / MaterialUniverse
Fonctions de services
Critères
Flexibilité
Méthode de travail:
Choix d’une solution
Rigidité
Valeurs limites
Étude de cas: Poutre soumise à une sollicitation de flexion:
Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:
Facteur de forme ( performance géométrique):eF
2
0 0 33
12
12
e FF
F
S I I I b
S I Ab h
Rapport de rigidité avant et après structuration. Rapport entre la rigidité d’une section et la rigidité d’une section de base de même aire.
b
h
3
212
eFA
Ib
2( ) 3. ( ) ( )
12
eFLog I Log A Logb
Diagramme de sélection
1 3F
F E IS C
L
Indice de performance et de géométrie:
Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.
Objectif: Minimiser la masse de la poutre.
Contraintes: Supporter la charge sans trop se déformer.Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutrevariable libre: h hauteur de la géométrie
Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:
3
131 1
3 3 2 3 212 12
eFe
F
mC E
LC E I C E AFS
L L b L b
Écriture de la fonction objectif:
1/33 2
1 1 2 31/31
12 1( ) ( ). ( )
( )eF
S L bm L f F f G f M
C E
1/ 2
1/3
1/3
1
1/ 2
( )eeFF
eF
E
EM
Indice de performance et de géométrie:
Diagramme de sélection 0.5 0.5
1( / ) 3. ( / ) 3 ( )e eF FLog E Log Log M
Cas de la résistance – sollicitation en flexion:Facteur de forme ( performance géométrique):
fF
Rapport de résistance avant et après structurationRapport: du moment de flexion de rupture appliqué à une section sur le moment de flexion de rupture appliqué à une section de base de même aire.
b
h0 0
eF
Mf Z
Mf Z
Mf MfI Zv
3
0 20
2.122.
6.
b h
I AZ
h h b
2
.6.
fF
AZ
b
( ) 2. ( ) ( )6
fFLog Z Log A Logb
Diagramme de sélection
Indice de performance et de géométrie:
Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.
Objectif: Minimiser la masse de la poutre.
Contraintes: Supporter la charge sans endommagement.Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutrevariable libre: h hauteur de la géométrie
Cas de la résistance – sollicitation en flexion:
2
. .6.
fF f
AMf
b
1/ 2
1/ 2
2 1/ 2
6. . 1. . . 6. . . .
. .f fF f F f
b Mfm A L L bMf L
1/ 2
2
.fF fM
Indice de performance et de géométrie:
Diagramme de sélection2( / ) 2. ( / ) 2 ( )f ff F FLog Log Log M
Contrainte géométrique: hMaxi Maxih h
1/33
1
12.
. Maxi
L Sh
C E b
Relation en rapport avec la rigidité:
3
min 31
12.
. .iMaxi
L SE E
C b h
Relation en rapport avec la résistance:
3
1
13 3
12b h
C EC E IF
SL L
2
6.
.
Mf MfI b hv
1/ 26.
. Maxi
Mfh
b
min 2
6.
.iMaxi
Mf
b h
Méthode systématique de traitement des contraintes multiples:Dresser un tableau récapitulatif avec:
Matériaux E Re m1 m2 Max(m1, m2)
Sélectionner la ou les valeurs minimales à retenir.
Autres méthodes: méthode des facteurs de pondération, méthode en utilisant la logique flou.
•Choisir le groupe des matériaux: légers et rigidesPuis choisir le groupe des matériaux: légers et résistantsChoisir les éléments communs.•Tracer M1=f(M2)
Méthode de sélection par application successive des limites de propriété et des indices:
La poutre doit satisfaire les deux contraintes
C’est celui qui satisfait toutes les contraintes.
rigidité résistance
Recherche de géométrie:
Matériau: EN AW-6060Section: 40x20x1.5Flèche: = 1.85 [mm]m=266[g]Ce qui nous donne la rigidité, sur le produit actuel, pour l’étude CES Edupack.
Étude d’optimisation avec un modeleur volumique: Pro_Engineer Wildfire3.0
Résultats de l’optimisation:Épaisseur: e = 1[mm]Hauteur: h = 24 [mm]Masse: m =195 [g]
Épaisseur: e = 1.5[mm]Hauteur: h = 20 [mm]Masse: m =266 [g]
Section polygonale.Flèche: = 1.18 [mm]m=271[g]
Épaisseur: e = 1.5[mm]Hauteur: h = 20 [mm]Masse: m =266 [g]Flèche: = 1.85 [mm]