Méthodologie de simulation d'assemblage/désassemblage de composants flexibles : application à la simulation de pièces de type "poutres flexibles" dans un environnement de réalité virtuelle

Methodology for assembly/disassembly simulation of flexible componets : application to flexible beam part simulation in a virtual reality environment

• Auteur / Autrice : Alexei Mikchevitch
• Direction : Jean-Claude Léon, Alexandre Gouskov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Conception, géomécanique, matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Université technique d'état Bauman de Moscou

Résumé

Il est important, pour le développement rapide et à moindre coût d'un produit, de considérer différentes contraintes liées à la conception, l'assemblage/désassemblage (AlD), l'usinage, l'ergonomie, etc. L'utilisation des outils comme les systèmes de réalité virtuelle (RV) donn une nouvelle dimension en terme de développement efficace du produit. Cette thèse propose d'appliquer les technologies de RV à l'étude/optimisation des systèmes mécaniques complexes et, en particulier, à la simulation d'ND de composants flexibles. Afin de tenir compte d'un comportement complexe de ces pièces, une telle simulation est basée sur leur modélisation mécanique. Le modèle nonlinéaire de poutres flexibles est utilisé, adapté à des spécificités de la RV, étudié et intégré dans un démonstrateur de simulation. Une telle modélisation permet de générer des informations réalistes (efforts, déformations, trajectoires d'AlD,. . . ) et de les utiliser dans l'étude/évaluation adéquate et rapide des opérations d'AID en se basant sur la méthodologie proposée. Cette méthodologie tient compte des spécificités dues à la simulation mécanique temps réel, à la caractérisation des propriétés du matériau, aux interfaces de RV, aux problèmes des modèles CAO. Ainsi, les problèmes de stabilité numérique et de recherche rapide de solutions adéquates, la validation expérimentale, les contraintes d'interfaçage en RV, la caractérisation d'AID à travers des expérimentations physiques et numériques, etc sont considérés dans ce mémoire. De nombreux tests et exemples montrent l'intérêt de la démarche proposée vis-à-vis des besoins industriels.

It is important during the product design process to consider different requirements related to mechanical design, assembly/disassembly (AlD), manufacturing, ergonomics, etc. The use of technologies like Virtual Reality (VR) systems give a new dimension in terms of efficier development of the product. This thesis proposes to apply VR technologies to study/optimise complex mechanical systems and, in particular, to simulate the AlD of flexible parts. Ln order to take into account the complex behaviour of flexible parts, this simulation is based on a mechanical model of these parts. A non-linear model of flexible beams is used, adapted to VR specificities, studied and integrated into a simulation software. Such a model allows to produce realistic data (forces, shape deformation, AlD path,. . . ) that can be used in an efficient and fast study/evaluation process of AlD operation based on the proposed methodology. This methodology takes into account constraints due to the real-time mechanical simulation, material properties characterisation, VR interfaces, CAO model adequacy Thus, the problems of numerical stability and fast generation of adequate solutions, experimental validation, interface constraints in VR, AlD process characterisation through physical and numerical experiments, etc. Are considered in this thesis. Various tests and examples presented here demonstrate the efficiency of the proposed approach with regard to industrial needs.