Optimisation multi-critères d'un système mécatronique en intégrant les problèmes vibro-acoustiques

Multi-objective optimization of a mechatronic system considering vibro-acoustic phenomena

• Auteur / Autrice : Sylvain Thouviot
• Direction : Imad Tawfiq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 06/02/2013
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Mécaniques et des Matériaux (Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Foltête
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Imad Tawfiq, Nicolas Dauchez, Pierre Argoul, Gaël Chevallier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécatronique

Engrenages

Génie mécanique

Mots clés libres

Dynamique des engrenages

Simulation temporelle

Réduction de modèle

Gear dynamics

Time domain simulation

Model reduction

Résumé

La nécessité de simuler des systèmes complexes et multi-physiques est de plus en plus courante dans l’industrie, en particulier avec l’avènement de la conception mécatronique. Ce phénomène couplé à la pression économique poussant les industriels dans la voie de l’optimisation de leurs produits conduit à une augmentation forte des temps de simulation que les progrès techniques ne parviennent pas à compenser. Les travaux menés lors de cette thèse ont permis de proposer une approche hybride analytique/éléments finis pour la simulation temporelle de la dynamique des transmissions par engrenages en présence de non-linéarités de contact. Couplée à une réduction des modèles éléments finis, cette approche permet la résolution rapide de la dynamique d’un réducteur et offre ainsi la possibilité d’intégrer le réducteur comme composant d’un système complexe tel qu’un système mécatronique. La résolution de la dynamique du réducteur peut être menée en parallèle des autres physiques en prenant en compte des couplages forts. L’optimisation d’un tel système est abordée sur un exemple pour clore cette étude.

The need to simulate complex and multi-physics systems is increasingly common in the industry, especially with the advent of mechatronic design. This coupled with economic pressure pushing the industry towards optimizing their products led to a strong increase in simulation time that technological advances can not compensate. An hybrid method analytical/finite element has been developed for the time domain simulation of gear transmissions involving contact non-linearities. Coupled with a reduction of finite element models, this approach allows fast resolution of the dynamics of a gearbox. Consequently, it is possible to integrate a gearbox as a part of a more complex mechatronic system. All physical phenomena involved in such a complex product are solved at the same time allowing strong coupling to be considered. The optimization of such a system is discussed with an example to conclude this study.