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HAL Id: tel-00434468 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00434468 Submitted on 23 Nov 2009 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. CAD/Analysis Integration Abdelmajid Benamara To cite this version: Abdelmajid Benamara. CAD/Analysis Integration. Mécanique [physics.med-ph]. Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir, 2006. tel-00434468 UNIVERSITE DE MONASTIR ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE MONASTIR Laboratoire de Génie Mécanique MRSTDC-LAB-MA-05 Rapport de Synthèse des Travaux de Recherche Présenté pour l’obtention du : Diplôme d’Habilitation Universitaire en Génie Mécanique Par : ABDELMAJID BENAMARA Juillet 2005 Table des matières Curriculum Vitae ............................................................................................................................6 Formation................................................................................................................................................................................... 7 Etablissements Fréquentes ......................................................................................................................................................... 7 Principales Activités Pédagogiques............................................................................................................................................ 8 Activités Administratives :......................................................................................................................................................... 8 Publications Scientifiques : (6 ARTICLES, 18 COMMUNICATIONS) ................................................................................... 8 Articles de Revues Publiés (6) ............................................................................................................................................. 8 Articles de Revues Soumis : 2 ( 2005 )................................................................................................................................ 9 Congrès et Conférences Nationales et Internationales (18).................................................................................................. 9 Projets de Collaboration Scientifique (2) ................................................................................................................................. 10 Projet DGRST-CNRS : 2003 (cf. fiche page 154 - 156) .......................................................................................... 10 Projet DGRST-CNRS : 2001 (cf. fiche page 157 - 158)........................................................................................... 10 Encadrements Scientifiques ..................................................................................................................................................... 11 Thèses de Doctorat : (1 soutenue, 3 en cours).................................................................................................................... 11 Mastères de Génie Mécanique : (5 soutenus)..................................................................................................................... 11 Encadrements de Projets Industriels......................................................................................................................................... 12 Références Industrielles à l’Etranger (5):........................................................................................................................... 12 Références Industrielles en Tunisie : (8)............................................................................................................................ 12 Conventions de Collaboration Scientifique (3) ........................................................................................................................ 12 Participation à des Manifestations Scientifiques Nationales (7) et Internationales (13)........................................................... 13 Membre du comité scientifique : (2).................................................................................................................................. 13 Membre du comité d’organisation : (5).............................................................................................................................. 13 Conférencier / Coauteur : (14) ........................................................................................................................................... 13 Connaissances Informatiques................................................................................................................................................... 13 Langues.................................................................................................................................................................................... 13 Introduction Générale...................................................................................................................14 PARTIE I : Introduction et mise en situation....................................................................16 1. INTRODUCTION................................................................................................................................................. 17 2. QU’EST CE QUE L’INTEGRATION ?................................................................................................................... 18 3. L'INTEGRATION CAO/CALCUL. ...................................................................................................................... 18 3.1. Modèle de Produit ..................................................................................................................................... 18 3.1.1. Modèle de CAO paramétrique......................................................................................................... 19 3.1.2. Modèle de CAO variationnel........................................................................................................... 19 3.1.3. Modèle de CAO basé sur les Features ............................................................................................. 19 3.1.4. Modèle de Calcul............................................................................................................................. 20 3.2. Processus CAO et Calcul........................................................................................................................... 20 3.3. Modèle d’échange de données................................................................................................................... 21 3.3.1. Intégration par les interfaces............................................................................................................ 21 3.3.2. Intégration par les données .............................................................................................................. 22 4. SYNTHESE. ........................................................................................................................................................ 23 Table des matières. Page(3) PARTIE II : Etat de l’art & Positionnement des Travaux.................................................24 1. INTRODUCTION................................................................................................................................................. 25 2. PRINCIPAUX PROJETS IMPLIQUANT DES LABORATOIRES DE RECHERCHE ET DES INDUSTRIELS................... 25 2.1. Le Projet SALOME................................................................................................................................... 25 2.2. Le Projet ICARE ....................................................................................................................................... 26 2.3. Le Projet Aide à la Conception d’une Chaîne Logistique (laboratoires LAG et GILCO)......................... 26 2.4. Le Projet MICA Graph.............................................................................................................................. 27 2.5. Le Projet SG3C.......................................................................................................................................... 28 2.6. Le Projet OSCAR...................................................................................................................................... 28 2.7. Le Projet DRAGON .................................................................................................................................. 29 2.8. Le Projet DATAGRID............................................................................................................................... 29 3. ETAT DE L’ART SUR LES APPROCHES D’INTEGRATIONS EXISTANTES............................................................. 30 3.1. Transfert de données de la conception vers le calcul................................................................................. 30 3.2. Analyse des résultats et erreurs de calcul .................................................................................................. 33 3.3. Modéliser le processus de calcul pour le réutiliser .................................................................................... 33 4. SYNTHESE ET POSITIONNEMENT DE NOS TRAVAUX......................................................................................... 36 PARTIE III : Synthèse des Travaux de Recherche sur l’Intégration CAO/Calcul...........38 1. INTRODUCTION................................................................................................................................................. 39 2. APPROCHE D’INTEGRATION CAO/CALCUL PAR ENRICHISSEMENT DU MODELE DE PRODUIT...................... 39 2.1. Structure du modèle proposé ..................................................................................................................... 39 2.1.1. Les concepts du domaine technologique ......................................................................................... 41 2.1.2. Les concepts du domaine technique................................................................................................. 41 2.2. Mise en œuvre informatique : F-CAD, un prototype de Conception Fonctionnelle.................................. 42 2.3. Apport du modèle proposé ........................................................................................................................ 42 3. APPROCHE D’INTEGRATION CAO/CALCUL PAR FEATURES DE CALCUL. .................................................. 43 3.1. Définition : Features de calcul................................................................................................................... 43 3.2. Organisation des features de calcul ........................................................................................................... 44 3.3. Mise en œuvre et utilisation des features de calcul.................................................................................... 45 3.4. Synthèse sur le modèle proposé : Apport et Limites. ................................................................................ 47 3.5. Retombées scientifiques des approches proposées.................................................................................... 48 4. APPROCHE D’INTEGRATION CAO/CALCUL PAR RECONSTRUCTION DU MODELE CAO A PARTIR DES RESULTAS DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS.................................................................................................... 49 4.1. Hypothèses et éléments de base du modèle proposé ................................................................................. 50 4.1.1. Conservation de la Géométrie et la Topologie................................................................................. 50 4.1.2. Changement de Géométrie sans changement de Topologie............................................................. 51 4.1.3. Changement de Géométrie et de Topologie..................................................................................... 51 4.2. Algorithme général de reconstruction des modèles CAO à partir d’un maillage déformé. ....................... 51 4.3. Reconstruction des Modèles déformés sans changement de géométrie et de topologie............................ 52 4.3.1. Exemple de validation. .................................................................................................................... 52 4.4. Reconstruction des modèles déformés avec changement de géométrie et sans changement de topologie.53 4.4.1. Exemple de validation. .................................................................................................................... 54 4.5. Reconstruction des modèles déformés avec changement de géométrie et changement de topologie........ 54 4.6. Algorithmes de reconstruction d’une surface à partir d’un maillage surfacique. ...................................... 55 4.6.1. Etat de l’art sur les méthodes de reconstruction de surfaces à partir d’un maillage......................... 56 4.6.1.1 Algorithme de Walton .......................................................................................................................... 56 4.6.1.2 Algorithme de REN .............................................................................................................................. 59 4.6.1.3 Algorithme de Volpin........................................................................................................................... 60 4.6.1.4. Autres travaux...................................................................................................................................... 61 Rapport de Synthèse des Travaux de Recherche ; Habilitation Universitaire - ENIM 2005 ; A. BenAmara Table des matières. Page(4) 4.6.2. Algorithme proposé pour la reconstruction d’une surface à partir d’une triangulation. .................. 61 4.6.2.1. Approche (A)....................................................................................................................................... 61 4.6.2.2. Approche (B)....................................................................................................................................... 64 4.6.2.3. Limites de l’algorithme proposé. ......................................................................................................... 66 4.7. Synthèse sur les approches proposées. ...................................................................................................... 66 4.8. Retombées scientifiques des approches proposées.................................................................................... 66 5. PLATEFORME DE DEVELOPPEMENT DEDIEE A INTEGRATION CAO/CALCUL................................................ 68 5.1. Présentation de l’algorithme général de solveur élastoplastique ............................................................... 68 5.1.1. Algorithme du solveur Elastique...................................................................................................... 68 5.1.2. Algorithme du solveur élastoplastique............................................................................................. 69 5.2. Exemple de validation et confrontation des résultats avec des codes de calcul industriels ....................... 70 5.2.1 Essai de traction................................................................................................................................ 70 5.2.2 Exemple d’une bielle ........................................................................................................................ 71 5.3. Avantages et limites du solveur élastoplastique proposé........................................................................... 72 5.4. Retombées scientifiques des approches proposées.................................................................................... 72 PARTIE IV : Synthèses des Travaux de Recherche Emergeants .......................................73 1. INTRODUCTION................................................................................................................................................. 74 2. SIMULATION NUMERIQUE DU PROCEDE D’EMBOUTISSAGE DES TOLES MINCES............................................. 74 2.1. Modèle Expérimental : Hypothèses et résultats......................................................................................... 75 2.1.1. Hypothèses....................................................................................................................................... 75 2.1.2. Résultat expérimental. ..................................................................................................................... 76 2.2. Modèle Numérique : Hypothèses et résultats ............................................................................................ 76 2.2.1. Hypothèses....................................................................................................................................... 76 2.2.1.1. Hypothèses géométriques .................................................................................................................... 76 2.2.1.2. Hypothèses de conditions aux limites.................................................................................................. 76 2.2.1.3. Hypothèses de comportement du matériau .......................................................................................... 77 2.2.2. Résultats et interprétations............................................................................................................... 77 2.3. Retombées scientifiques des approches proposées.................................................................................... 79 3. ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DU TOURNAGE DUR ........................................................................ 80 3.1. Dispositif Expérimental............................................................................................................................. 80 3.2. Procédure des essais .................................................................................................................................. 80 3.3. Etude de l’évolution de la rugosité de la surface usinée............................................................................ 81 3.3.1. Modèle de prédiction de la rugosité :............................................................................................... 82 3.3.2. Validation du modèle proposé: ........................................................................................................ 82 3.4. Etude de l’effort de coupe et de l’usure..................................................................................................... 83 3.4.1. Etude de l’effort de coupe................................................................................................................ 83 3.4.1.1. Evolution des efforts de coupe en fonction de la vitesse de coupe ...................................................... 83 3.4.1.2. Evolution des efforts de coupe en fonction de l’avance....................................................................... 84 3.4.1.3. Evolution des efforts de coupe en fonction de profondeur de passe .................................................... 84 3.4.1.4. Prédiction des efforts en fonction des paramètres de coupe................................................................. 85 3.4.2. Etude de l’usure de l’outil de coupe................................................................................................. 87 3.4.2.1. Evolution de l’usure............................................................................................................................. 87 3.4.2.2. Effets de l’usure sur l’effort de coupe.................................................................................................. 87 3.4.2.3. Analyse de la morphologie de l’usure.................................................................................................. 89 3.5. Simulation numérique du comportement de l’outil ................................................................................... 90 3.5.1. Etude du déplacement de l’outil ...................................................................................................... 90 3.5.1.1. Modèle de simulation numérique (Hypothèses)................................................................................... 90 3.5.1.2. Résultats interprétations et discussions................................................................................................ 91 3.5.1.3. Effets des paramètres de coupe sur l’amplitude des déplacements...................................................... 93 3.6. Retombées scientifiques des approches proposées.................................................................................... 95 4. MODELE DE CONCEPTION DE MOULES D’INJECTION PLASTIQUE BASE SUR LES FEATURES.......................... 96 4.1. Etat de l’art : Conception des moules d’injection plastiques basée sur les features .................................. 96 4.2. Features inhérentes au domaine de la conception des moules................................................................... 97 Rapport de Synthèse des Travaux de Recherche ; Habilitation Universitaire - ENIM 2005 ; A. BenAmara Table des matières. Page(5) 4.3. Structure du modèle proposé :................................................................................................................... 98 4.4. Mise en œuvre informatique :.................................................................................................................... 98 4.5. Retombées Scientifiques :.......................................................................................................................... 99 PARTIE V : Conclusions Générales et Perspectives.........................................................100 1. CONCLUSIONS GENERALES............................................................................................................................ 101 2. PERSPECTIVES DE RECHERCHE...................................................................................................................... 103 BIBLIOGRAPHIE :....................................................................................................................105 ANNEXE I : Fiches Publication Scientifique.....................................................................113 ANNEXE II : Fiches Encadrement Scientifique .................................................................137 ANNEXE III : Fiches Projet de Collaboration Scientifique................................................153 Rapport de Synthèse des Travaux de Recherche ; Habilitation Universitaire - ENIM 2005 ; A. BenAmara Curriculum Vitae Curriculum Vitae. Page(7) Curriculum Vitae Abdelmajid BenAmara Né le : 10-11-1966 à Tataouine. Marié, 3 enfants. Adresse : ENIM, 5019 Monastir. Tél : (+216) 98.43.80.07 Abdel.BenAmara@enim.rnu.tn http://www.benamara.fb.bz/ http://www.lgm.rnu.tn FORMATION Thèse de Doctorat, Génie Mécanique / Automatique Industrielle et Humaine, Décembre 1998. Régime : Cotutelle de thèse entre l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis et l’Université de Valenciennes en France. Sujet : Contribution à l’intégration de la composante calcul dans une démarche de conception fonctionnelle intégrée, application aux mécanismes. Diplôme des Etudes Approfondies, Génie Mécanique, Février 1992. Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis Sujet : Intégration CAO/Calcul (Interface Pro/Engineer – Modulef). Maîtrise ès Sciences Techniques, Fabrication Mécanique, Juin 1990 Ecole Normale Supérieure de l’Enseignement Supérieur, PFE : Conception uploads/Ingenierie_Lourd/ hdr-rapport-de-synthese-mc.pdf