Optimisation de structures composées de coques minces : réduction de la masse par variation des épaisseurs

Optimization of structures consisting of thin shells : mass reduction by thicknesses variation

• Auteur / Autrice : Quoc Tien Tran
• Direction : Gilbert Touzot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique appliquée à la construction
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Masse (physique)

Algorithmes

Éléments finis, Méthode des

Structures à parois minces

Coques (ingénierie)

Optimisation des structures

Résumé

On présente dans cette thèse une méthode pour optimiser la masse d'une structure composée de coques minces. On expose tout d'abord les aspects théoriques à partir desquels ce programme est développé : on utilise la méthode des éléments finis pour analyser la structure ; les éléments sont du type coque mince DKT 18, et on applique les principes de la théorie de l'optimisation à travers l'algorithme de POWELL, afin de rechercher la structure de masse minimale. Puis on présente la classe des problèmes visés, les objectifs principaux étant le développement et la mise au point de ce programme en vue de l'appliquer de manière performante au cas particulier des carters de servo-actionneur. On décrit ensuite les aspects informatiques de ce travail en présentant dans un premier temps l'architecture des programmes, puis après avoir exposé la méthodologie d'utilisation, on montre à travers divers exemples de complexité croissante que le programme obtenu est valable. On applique enfin cette étude sur une structure industrielle complexe. La confrontation des résultats numériques et expérimentaux justifie le modèle numérique retenu pour ce carter, et l'application de ce programme détermine une configuration pour laquelle la masse est minimale.

In this thesis, a method to optimize the mass of a structure consisting of thin shells is presented. First of all, the theoretical aspects taken as a basis to develop this program is presented: the finite element method is used to analyse the structure discretized in thin shells finite elements DKT 18 and the principles of the theory of optimization is applied through Powell's algorithm in order to search the minimal mass structure. Then the group of problems we are interested in is presented, the main purpose being the development and perfecting of this program in order to apply it to the specific case of carters of servo-actuators. Then the data-processing aspect of our work is described, presenting at first the architecture of the programs. After having explained the methodology of use, we show through various examples growing in complexity that the obtained program is valid. Our study is finally applied to a complex industrial structure. The comparison of experimental and numerical results justifies the numerical model chosen for this carter and the application of this program gives a configuration for which a minimal mass is obtained.