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Post on 13-Sep-2018
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Conception/validation attelage mobile VCRi
Mov’eo - DAS CTGE
Atelier simulation numérique pour les GMP
Vincent Collée
Frédéric Dubois
Dr. Mathieu Duchemin
DAS CTGE - 02.02.17 1
MCE-5 DEVELOPMENT SA
MCE-5 DEVELOPMENT … Vision et modèle opérationnel …
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Quatre métiers
IDENTIFIERQUALIFIER
DEVELOPPERRECHERCHE VENDRE INDUSTRIE
FINANCER
Une mission
Transférer à l’écosystème automobile des innovations
visant à réduire l’empreinte environnementale de la mobilité
InnovationInvention
Concept TechnologieProduitMéthodes
Droits d’exploitation de PISavoir-faire transférableServices
MCE-5 DEVELOPMENT … Vision et modèle opérationnel …
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IDENTIFIERQUALIFIER
DEVELOPPERRECHERCHE VENDRE INDUSTRIE
FINANCER
InnovationInvention
Concept TechnologieProduitMéthodes
Droits d’exploitation de PISavoir-faire transférableServices
Quatre métiers
Une mission
Transférer à l’écosystème automobile des innovations
visant à réduire l’empreinte environnementale de la mobilité
MCE-5 DEVELOPMENT … s’appuient sur un plan de développement global Produit/Méthodes …
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Domaine et stratégie d’application
Spécifications et critères génériques
AMDEC Système
Guides de conceptionAMDEC Produit
Guides et protocoles de dimensionnement
Guides procédésAMDEC Processus
Développement Méthodes / KH
Techno TRL 1-5
Protocoles de validation
Développement
Fabrication
AFB et faisabilité
Spécifications système
Conception architecture
Conception Détaillée
Test composants
Test sous-système
Test système
Recette
/ Produit TRL 5-7
Plans de validation numériques et
physiques
Domaine et stratégie d’application
Spécifications et critères génériques
AMDEC système
Guides de conceptionAMDEC Produit
Guides et protocoles de dimensionnement
Guides procédésAMDEC Process
Développement Méthodes / KH
Techno TRL 1-5
Protocoles de validation
Développement
Fabrication
AFB et faisabilité
Spécifications système
Conception architecture
Conception Détaillée
Test composants
Test sous-système
Test système
Recette
/ Produit TRL 5-7
Plans de validation numériques et
physiques
MCE-5 DEVELOPMENT … qui requiert l’emploi extensif / intensif de la simulation numérique …
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Simulation numérique
MCE-5 DEVELOPMENT … dans des domaines d’application nombreux et variés …
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Conception, pré-dimensionnement
Optimisation topologique, structuresFatigue, durée de vie
Contrôle-commande, essais, calibration
Thermodynamique, CFD, multi-physique
ROUE VCRi … Cycle de développement composant …
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AFB - CdC
Fabrication
AFB et faisabilité
Spécifications système
Conception architecture
Conception Détaillée
Test composants
Test sous-système
Test système
Recette
Chargesdimensionnantes
Pré-dimensionnementAttelage mobile
Dimensionnementcomposants
Validationbanc d’organe
Validationbanc moteur
Prototype représentatifOutillages et procédés
Oil
Guided piston
Connecting rod
Control Piston
Pf2
Pf1
Environment
SpecificationsCf1
Cylinder case
Cf2
Cf4
Tranducer
Pf3Pf5
Cf3
Pf4
Cylinder Head – valves seat
TRL 1-3 TRL 5-7
ROUE VCRi … calcul des charges dimensionnantes …
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AlésageCourse
Plage de tauxMasses
Pression cylindre…/…
Cas de charge
Modèle multi-physique 0D(mécanique, hydraulique) Efforts instantanés Pressions instantanées
ROUE VCRi … pré-dimensionnement …
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Efforts locauxDimensions généralesModule denture
Modèle statique linéaire Contraintes Durée de vie Déformations Raideurs
ROUE VCRi … dimensionnement …
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EffortsDimensions généralesContraintes procédés
Contraintes industrielles
Dimensions localesCotationTolérancement
Modèle statique non-linéaire, fatigue Contraintes Durée de vie Pressions et contacts Corrections de dentures Profils de trous d’axe
Modèle de tolérancement 3D Dimensionnel Géométrique
ROUE VCRi … prototypes, outillages et procédés représentatifs …
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2. Ébauche ½ roue
FINITION ROUEDEMI-FINITIONTRAITEMENT THERMIQUE
ASSEMBLAGE PISTES + FINITION
FORGEAGE½ ROUE
EBAUCHE½ ROUE
3. Soudage (FE)
SOUDAGE
+
1. Forgeage bruts ½ roue
ROUE VCRi … prototypes, outillages et procédés représentatifs …
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4. Demi-finition roue 7. Assemblage pisteset finition
5. Traitement thermique 6. Finition roue
FINITION ROUEDEMI-FINITIONTRAITEMENT THERMIQUE
ASSEMBLAGE PISTES + FINITION
FORGEAGE½ ROUE
EBAUCHE½ ROUE
SOUDAGE
ROUE VCRi … validation sur bancs d’organes spécifique …
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Prototype composantreprésentatif
Validation Durée de vie composant Comportement matériau Modèles numériques
matériaux, TS, TTH
Modèle EF dédié Banc, outillage, composant Modèle composant « tel que fabriqué »
Bancs d’organes dédiés Exemple: staircase sur 20 dents
ROUE VCRi … validation sur banc moteur …
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Moteur complet mono/multiPrototype composant
représentatif
Validation Fonctionnalités composant Durée de vie composant Modèles numériques
calculs d’efforts
Protocoles et essais moteurs Protocoles dédiés composant (endurance, fonctionnalité) Protocole(s) clients Mise au point et calibration
MÉTHODES … Les technologies nouvelles requièrent des protocoles spécifiques …
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Problèmes nouveaux
Usure
Piqûres
Concept nouveau
Comportement spécifique Transferts de charge et guidage Raideurs Sens de rotation alternatif
Analyse de cause
Cause probable Interférence entre fond denture roue et sommet de denture crémaillère détectée
par analyse explicite 3D complète (30h) Règle et outils standards de conception de denture non adaptés Nécessité de développer une méthodologie spécifique de conception
MÉTHODES … développés sur la base de plans d’expérience numériques …
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Corrections de profils
Développante
Portée
Plan d’expérience numérique
4 Paramètresde correction
4 critères d’optimisation• Pression de contact• Contrainte pied de dent• Chocs haute et basse charges
Matrice de corrélation(factoriel complet)
Analyse des influences et résultats
• Pression de contact et contraintes corrections de profils
• Chocs dégagements de denture
• Corrections paraboliques de profil nécessaires sur les 2 dentures
• Règles de correction pour limiter fatigue et chocs
Temps de calcul < 2mn Maillage très précis <0,1 mm Génération géométrie et maillage
automatique Bonne corrélation avec modèle 3D
Éléments finis 2D suffisants(développante uniquement)
MÉTHODES … mis au point sur modèles numériques complets …
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Un modèle par crémaillère raideurs représentatives
Maillage très fin des dentures contacts représentatifs
Génération mathématique géométrie et maillage dentures profils représentatifs
Corrections indépendantes pour chaque crémaillère produit représentatif
Optimisationdu contact
Côté combustion Côté Commande
Denture initiale
Répartition quasi optimale côté combustion, mauvaise répartition côté commande
Pression de contact max. > 3 GPa
Denture optimisée
Répartition quasi optimale des deux côtés
Pression de contact max. < 2,5 GPa
2 modèles EF 3D(Développante et portée)
MÉTHODES … et validés par essais physiques ciblés …
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Validation protocole
Simulation
Essai
Corrélation
Nouvelles règles de conception et de dimensionnement validées
Plan d’expérience complet sur modèle
simplifié
Essais fonctionnelspréliminaires
Optimisation surmodèle complet
Validation physique
Règles de conception & dimensionnement descorrections de dentures
Réduction significative des pressions de contact
Identification problèmes potentiels, analyse de causes
Endurance 400 heures sur moteur sans trace d’usure ou de piqûre
MÉTHODES … Méthodologies et protocoles ont une valeur économique à part entière …
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Savoir-faireStructuréValidéDocumenté
Plan de développementet de validation global
ProduitProcédés
Méthodes et outils
Contribution essentielle
de la simulation numérique
MÉTHODES … et constituent un savoir-faire exploitable et transmissible
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IDENTIFIERQUALIFIER
DEVELOPPERRECHERCHE VENDRE INDUSTRIE
FINANCER
InnovationInvention
ConceptTechnologieProduitMéthodes
Droits d’exploitation de PISavoir-faire transférableServices
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