Modification of semantically enriched FE mesh models : Application to the fast prototyping of alternative solutions in the context of industrial maintenance

par Ruding Lou

Thèse de doctorat en Conception

Sous la direction de Philippe Véron et de Bianca Falcidieno.

  • Titre traduit

    Modification de maillage EF enrichis par sémantique


  • Résumé

    La simulation numérique de comportement des futurs produits est largement utilisée sur les modèles virtuels de produits avant leur fabrication physique. Cependant, le processus pourrait encore être optimisé en particulier pendant la phase d'optimisation du comportement de produit. Ce processus implique la répétition de quatre étapes principales de traitement : conception de CAO, création de maillage, enrichissement de sémantique par la modélisation du comportement physique et enfin calcul par éléments finis (EF). L'analyse de comportement de produit est effectuée à partir de la première solution de conception puis sur les nombreuses boucles successives d'optimisation de produit. Chaque évaluation de solution nécessite le même volume de temps que celui nécessaire pour la première conception de produit, cela est particulièrement crucial dans le contexte de maintenance de produit et d'évaluation de cycle de vie de produit. Cette thèse propose un nouveau cadre de travail pour l'optimisation de produit à partir de simulation par EF menées successivement sans retour à la CAO initiale du produit, ce qui réduit les activités de préparation de maillages et d'enrichissement sémantique E. F. Plus concrètement, l'idée est d'opérer directement le maillage enrichi par la sémantique E. F pour optimiser le produit. Dans cette thèse, les concepts sous-jacents et les composants conçus pour le développement de ces opérateurs de modification sont présentés et analysés. Une spécification d'opérateur de haut niveau est proposée selon une structure modulaire qui permet ensuite une réalisation facile des différents opérateurs de modification de maillage. Enfin, quatre déclinaisons de cet opérateur de maillage de haut niveau sont présentées: la fusion, la fissuration, le perçage et le congé d'arête. Ces opérateurs ont été prototypés et validés sur des modèles E. F. Académiques et industriels, permettant de démontrer leur efficacité et la pertinence de l'approche proposée.


  • Résumé

    Behaviour analysis is largely performed on the virtual model of the product before its physical manufacturing. Anyhow, the process could be further optimised especially during the product behaviour optimisation phase. This process involves repetition of four main processing steps: CAD design, mesh creation, enrichment of physical semantics and Finite Element Analysis (FEA). The product behaviour analysis is performed on the first design solution as well as on the numerous successive product optimisation loops. Each design solution evaluation necessitates the same time as required for the first product design and it is particularly crucial in the context of maintenance and lifecycle assessment. This thesis proposes a new framework for CAD-less product optimisation through FEA, which reduces the mesh preparation and semantics enrichment activities. More concretely, the idea is to directly operate the firstly created FE mesh, enriched with semantics, to perform the product modifications required to achieve its optimised version. In this thesis, the underlying concepts and the devised components for the development of such CAD-less operator are discussed. A high-level operator specification is proposed according to a modular structure that allows an easy realisation of different mesh modification operators. Finally, four instances of this high-level operator are described: merging, cracking, drilling and filleting. These operators are prototyped and validated on academic and industrial FE mesh models, thus clearly showing the feasibility of our approach.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-289 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 275 -289

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