Conception d'organes automobiles par optimisation topologique

Application of topology optimization components design

• Auteur / Autrice : Sonia Calvel
• Direction : Marcel Mongeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Conception et construction

Modèles mathématiques

Contraintes (mécanique)

Optimisation mathématique

Programmation quadratique

Algorithmes optimaux

Mots clés libres

Optimisation numérique

Optimisation topologique

Optimisation globale

Méthodes des matériaux fictifs(SIMP)

Programmation quadratique séquentielle

Algorithme FSQP

Contraintes dynamiques

Composants automobiles

Fictive material method

SIMP method

Sequential quadratic programming

Sstructural design

Global optimization

Dynamical constraints

Résumé

Dans l'industrie automobile, les réductions de masse permettent des économies de matières premières et des gains importants en performance. Cet allégement ne peut cependant pas se faire au détriment des exigences en matière de confort et de sécurité. Dans ce contexte, l'objectif de l'optimisation topologique est de déterminer, en amont des projets, les caractéristiques générales des pièces mécaniques. Les logiciels commerciaux actuels ne permettant pas l'intégration de toutes les contraintes déclinées sur les projets véhicules, notamment les contraintes vibro-acoustiques, nous proposons dans cette thèse une méthodologie et une solution logicielle associée, permettant la prise en compte d'un cahier des charges conforme à ceux utilisés chez Renault. Nous combinons pour cela la méthode d'optimisation topologique SIMP et l'algorithme d'optimisation numérique FSQP. Après avoir évalué notre méthode sur des cas de géométrie simple, nous montrons son potentiel sur le cas d'une face accessoires.

In car manufacturing, designing mechanical components of low mass is critical in order to save on raw materials and in order to produce cars that consume less fuel. However, it is also important that comfort (mainly acoustic aspects) and security requirements are satisfied. In such a context, the aim of topology optimization is to determine, at the beginning of engineering projects, the main features of a component. Existing commercial software cannot deal with all the constraints relevant to a vehicle project, in particular dynamical constraints. We propose in this thesis a methodology and a software solution which can take into account such specifications and namely those required by Renault. It combines the topology optimization method SIMP and the mathematical programming algorithm FSQP. We tested the potential of our method, firstly on a simplistic academic problem, and then on the design of an engine accessories support