Proposition d'une méthodologie pour l'optimisation de formes structures mécaniques

Proposed methodology for the optimization of mechanical structures forms

• Auteur / Autrice : Elvis Daakpo Kwassi
• Direction : Yvon Gardan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/01/2012
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne ; 2000-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie industriel

Conception assistée par ordinateur

Mots clés libres

Optimisation de formes

Méthodologie

Connaissances métiers

Processus

Design optimization

Methodology

Process

Résumé

L’optimisation de formes de structures mécaniques est de nos jours incontournable dans l’industrie mécanique (automobile, aéronautique etc.). Pour rester dans la compétition mondiale, les entreprises se doivent de concevoir des structures qui, en plus de respecter des performances mécaniques précises, doivent être moins couteuses avec des délais de plus en plus courts. Les ingénieurs doivent alors réaliser des formes pour leurs structures qui soient un meilleur compromis entre les performances mécaniques et fonctionnelles, le poids, le coût de fabrication etc. Dans ce manuscrit, nous proposons une démarche d’intégration de l’optimisation de formes de structures dans un processus de conception fonctionnelle d'un point de vue méthodologique. Elle a pour avantages de prendre en compte l’intégration des connaissances métiers nécessaires à la conception de la structure dans le processus d’optimisation. Ce processus ne peut être appliqué de manière efficace que si l’on maitrise les fondamentaux de l’optimisation, ce qui nous a conduit dans un premier temps à faire un point sur l’état de l’art en optimisation de formes en général, en présentant les algorithmes mis en jeux dans les différentes disciplines à disposition des ingénieurs. Notre proposition de processus d’optimisation a été complétée par des arbres de décision, permettant à l’ingénieur de faire des choix en fonction des problèmes d’optimisation dans les métiers de la fonderie, de la plasturgie et de l’emboutissage. Ce processus d’optimisation intégré à une démarche de conception fonctionnelle sera illustré par des exemples industriels nous permettant de valider notre proposition et de montrer l’efficacité des choix issus des arbres de décision.

Engineering design optimization of mechanical structures is nowadays essential in the mechanical industry (automotive, aeronautics etc.). To remain competitive in the globalized world, companies need to create and design structures that in addition to complying specific mechanical performance should be less expensive with short production time. Engineers must then realize forms and shapes that are a better compromise, between mechanical and functional performance, weight, manufacturing costs etc. In this manuscript, we propose an integration of optimization process in a functional process design of a methodological point of view. It has the advantage of taking into account the integration of business knowledge needed to design the structures in the optimization process. The process can’t be properly applied only if we master the fundamentals of the optimization. This led us in a first time, to talk about the engineering design optimization of mechanical structures in general, and the algorithms used in the different disciplines available to engineers. Our proposed optimization process was completed by decision trees that allowed the engineers to make choices based on their optimization problems in foundry, plastics and stamping companies. This optimization process integrated with a functional design approach will be illustrated with industrial examples that allow us to validate our proposal and demonstrate the effectiveness of the choices from decision trees.