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Académie de Strasbourg

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Pourquoi utiliser CES Edupack?
•C’est un outil d’aide à la conception, utilisé dans le cadre de la
formation TS CPI (Conception de Produits Industriels) au lycée
Couffignal à Strasbourg.
En cours de formation
Dans le cadre de projets industriels.
•Il développe un esprit ouvert pour les étudiants:
Un problème de conception n’a pas une solution unique exacte,
mais souvent plusieurs solutions plus ou moins performantes.
•Il permet de faire des choix rationnels.
•Il assure des liens entre :
FONCTION – MATERIAU – PROCEDE – GEOMETRIE
Stratégie* de choix avec CES Edupack:
•Revue : Valeurs limites ( mini, Maxi) à ne pas dépasser
•Classement: Indices de performances
Représentation sous forme de diagrammes dans lesquels plusieurs propriétés
sont regroupées. Exemple: Résistance/Poids.
Fonction: Choisir le mode dominant de chargement
Objectif: Minimiser la masse ou minimiser le coût (.Cm) ou minimiser
l’impact environnemental (.Ie) (Énergie nécessaire à la production, Dioxyde de
carbone rejeté, recyclable)
Contraintes: Définir les variables spécifiées et libres.
•Conditions locales: Proximité fournisseur, sous-traitant,existence d’une
expertise d’un équipement dans l’entreprise,…
•Informations complémentaires: disponibilité, coût, impact
environnementales,…
*: d’après l’ouvrage: « CHOIX DES MATERIAUX EN CONCEPTION MECANIQUE » Michael F.Ashby
Cahier des charges
fonctionnel
Méthode de travail:
Tableaux – cas simples
Fonctions de services
dans l’aide CES Depth / MaterialUniverse
Critères
CES Edupack
Niveaux
Flexibilité
•Revue : Valeurs limites
•Classement: Indices de performances
Fonction
Détermination des facteurs
de forme: Ø
Objectif
Contraintes
•Conditions locales
Modeleur volumique:
Rigidité
Pro_Engineer
Dessin d’une section - géométrie
Ensemble de solutions
Etude d’optimisation avec Pro_Engineer
Choix d’une solution
Étude de cas: Poutre soumise à une sollicitation de flexion:
Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:
Facteur de forme ( performance géométrique):
 Fe
Rapport de rigidité avant et après structuration.
Rapport entre la rigidité d’une section et la rigidité d’une section de base de même aire.
b
2
S
I
I
I

12

b
Fe  F0  0 

3
SF I
A3
 bh 


12


SF 
F

 C1 
EI
L3
A3  Fe
I
12  b 2
Fe
Log ( I )  3.Log ( A)  Log (
) Diagramme de sélection
2
12  b
Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:
Indice de performance et de géométrie:
Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.
Objectif: Minimiser la masse de la poutre.
Contraintes: Supporter la charge sans trop se déformer.
Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutre
variable libre: h hauteur de la géométrie
3
 m  e
C

E

 F
1


3
e
F C  E  I C1  E  A  F
 L
S  1 3



L
L3 12  b 2
L3 12  b 2
Écriture de la
fonction objectif:
1/ 3
 S  L 12  b 
1
m1  
 f1 ( F )  f 2 (G ). f3 ( M )
   L 
e
1/ 3
C1
 (F  E ) 


1/ 3

 


  E 
Indice de performance et de géométrie:
1/ 2


e
e
1/ 3



(F  E )
 F

M1 

3
2

Log (E / 

e 0.5
F
)  3.Log (  / 

e 0.5
F
)  3Log ( M1 )

 
e 1/ 2
F
Diagramme de sélection
Cas de la résistance – sollicitation en flexion:
f
Facteur de forme ( performance géométrique):  F
Rapport de résistance avant et après structuration
Rapport: du moment de flexion de rupture appliqué à une section sur le moment de flexion de rupture appliqué à une
section de base de même aire.
b
Mf
Z
 
 0
0
Mf
Z
e
F

Mf Mf

I
Z
v
 b  h3 
2. 

0
12
2.
I
A2


0
Z 


h
h
6.b
A2
Z  .
6.b
f
F
Log ( Z )  2.Log ( A)  Log (
Ff
6b
)
Diagramme de sélection
Cas de la résistance – sollicitation en flexion:
Indice de performance et de géométrie:
Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.
Objectif: Minimiser la masse de la poutre.
Contraintes: Supporter la charge sans endommagement.
Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutre
variable libre: h hauteur de la géométrie
2
f
F
f

A 
Mf    .
 .
6.b 

 6.b.Mf
m2   . A.L   .L  f
  .
 F f


1/ 2

1

1/ 2
   6.b.Mf  .  L  .  f

 F . f



1/ 2
f
F . f 

Indice de performance et de géométrie:
M2 

1/ 2








Log ( f / Ff )  2.Log (  / Ff )  2Log (M 2 )
Diagramme de sélection
Contrainte géométrique: hMaxi
Relation en rapport avec la rigidité:
h  h Maxi
 b  h3 
C1  E  

12
F C1  E  I


S 


L3
L3
1/ 3
 L 12.S 


C

E
.
b
 1

3
E  Emin i
Relation en rapport avec la résistance:

 hMaxi
L3 12.S

C1  .b.h3Maxi
Mf 6.Mf

I
b.h 2
v
   min i
6.Mf

2
b.hMaxi
1/ 2
 6.Mf 


 b. 
 hMaxi
Méthode de sélection par application successive des limites de
propriété et des indices: •Choisir le groupe des matériaux: légers et rigides
Puis choisir le groupe des matériaux: légers et résistants
Choisir les éléments communs.
•Tracer M1=f(M2)
Méthode systématique de traitement des contraintes multiples:
Dresser un tableau récapitulatif avec:
Matériaux

E
Re
rigidité
m1
résistance
m2
Max(m1, m2)
La poutre doit satisfaire
les deux contraintes
Sélectionner la ou les valeurs minimales à retenir.
C’est celui qui satisfait toutes les contraintes.
Autres méthodes:
méthode des facteurs de pondération, méthode en utilisant la logique flou.
Recherche de géométrie:
Matériau: EN AW-6060
Section: 40x20x1.5
Flèche:  = 1.85 [mm]
m=266[g]
Ce qui nous donne la
rigidité, sur le produit actuel,
pour l’étude CES Edupack.
Étude d’optimisation avec un modeleur volumique:
Pro_Engineer Wildfire3.0
Épaisseur: e = 1.5[mm]
Hauteur: h = 20 [mm]
Masse: m =266 [g]
Résultats de l’optimisation:
Épaisseur: e = 1[mm]
Hauteur: h = 24 [mm]
Masse: m =195 [g]
Épaisseur: e = 1.5[mm]
Hauteur: h = 20 [mm]
Masse: m =266 [g]
Flèche:  = 1.85 [mm]
Section polygonale.
Flèche:  = 1.18 [mm]
m=271[g]
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