Academic literature on the topic 'Carrosserie automobile – Conception assistée par ordinateur'

Dans l'industrie automobile, la simulation numérique est essentielle pour tester les structures et les composants des véhicules avant leur fabrication, ce qui permet de gagner du temps et des ressources. La précision des modèles numériques est cruciale dès les premières étapes de conception. Compte tenu du nombre de soudures par points dans une carrosserie variant de 3000 à plus de 5000, la modélisation de ces soudures devient un élément primordial pour reproduire un comportement d’ensemble proche de la physique réelle.Compte tenu des améliorations techniques apportées à la simulation et à l'assemblage de tôles d'épaisseurs et de matériaux divers, le modèle actuellement utilisé chez Mercedes Benz pour l'évaluation de la résistance des soudures par points n'est plus adapté. L'objectif de cette recherche est donc de développer un modèle plus performant capable de simuler la résistance élastique et apte à détecter la rupture des assemblages soudés.Une étude a été menée pour explorer les différents modèles de soudure par points utilisés dans l'industrie. De nombreux modèles peuvent être classés en fonction de leurs représentations géométriques, notamment les modèles circulaires, carrés et linéaires.Parmi les modèles très précis, ceux basés sur une représentation circulaire se distinguent, mais leur complexité les rend difficiles à intégrer dans une caisse en blanc. Deux modèles en particulier ont retenu notre attention : l'utilisation d'éléments hexaédriques avec une carte de matériaux spécifique et des éléments de type barre avec une zone de recherche dédiée pour une intégration simple dans l'assemblage. Ces deux modèles présentent des avantages et des inconvénients, notamment en ce qui concerne leur indépendance par rapport au maillage et leur comportement mécanique.L'idée retenue ici est de fusionner les avantages de ces deux approches en utilisant un élément de type cohésif de forme hexaédrique structurée par 4 poutres 3D de formulation de Timoshenko définies dans la hauteur de la zone de soudure. Les développements ont été réalisés sur ABAQUS. Grâce à cette méthode, un modèle numérique de notre structure peut être construit à partir des quatre arêtes et qui intègre une fonction permettant de déterminer la rupture de la soudure par points.Pour calibrer ce nouvel élément, plusieurs cas tests ont été réalisés, notamment des tests KSII, de cisaillement et de pelage. Une campagne expérimentale a été réalisée avec différents matériaux et épaisseurs afin d'adapter l'élément à différentes configurations réelles rencontrées dans les véhicules. Des simulations avec différentes tailles de mailles ont été réalisées et ont démontré un phénomène de dépendance au maillage, comme dans les modèles précédemment utilisés. Pour cette raison, une solution a été développée pour inclure une zone d'éléments de type coque autour du nouvel élément développé, réduisant ainsi l'influence de la taille de maille.Le nouvel élément hybride a été testé sur différentes caisses en blanc afin de le valider sur des structures complexes. Les différentes simulations ont fourni une bonne représentation du comportement réel. Des différences très localisées sont parfois visibles pouvant s'expliquer par le fait que la carte des matériaux développée avec le modèle Hybride n'a pas été calibrée pour toutes les combinaisons testées.En résumé, cette recherche représente une avancée notable dans la modélisation des soudures par points, avec des résultats très prometteurs. La création d'un modèle hybride qui s'adapte à différentes sollicitations et différentes tailles de mailles est une réalisation innovante. Néanmoins, un perfectionnement et une exploration continus sont nécessaires pour améliorer encore la précision et la robustesse de la modélisation pour les applications automobiles
In the automotive industry, the demand for complex and innovative products by customers is growing, which presents development challenges. Simulation allows testing of vehicle structures and components before physical construction, saving time and resources. This innovation allows the automotive industry to advance rapidly and push its boundaries. Mercedes-Benz is a leader in designing durable vehicles. An important part of car design involves digitally modelling the connections between metal sheets in the body structure, which is mainly done through spot welds. The number of spot welds varies from 3000 to more than 5000. Precise spot welds modelling allows accurate sizing of the sheets and spot welds in the early stages, resulting in time and cost savings in a vehicle’s design phase.The latest technical innovations in the simulation and assembly of sheet metal consider various thicknesses and types of materials. Up to day, the company's current model does not include such improvements in the evaluation of spot weld strength. The objective of the present work is, therefore, to develop a better model. The goal is to simulate the robustness of spot welds assemblies, while ascertaining their capacity to endure stresses and calculating failure.A first study has been carried out to explore the various spot weld models used in industry. Numerous models can be classified according to their geometric representations, in particular circular, square and linear models. Each of those representations has its own advantages and disadvantages. The models based on a circular representation stand out when it comes to very precise models. However, their complex representation makes them difficult to integrate into a body-in-white. The two other representations particularly caught our attention: one using hexahedral elements with a specific material map and, respectively, one using bar-type elements with a dedicated search zone for simple integration into the assembly. These two representations present advantages and disadvantages, particularly in terms of independence from the mesh and mechanical behaviour.The idea of this work is to merge the advantages from both these representations A cohesive type element with a hexahedral shape based on the use of 3D Timoshenko beam type formulation defining the height of the weld zone. The developments were carried out on ABAQUS. This method allowed us to obtain an elastic model of our structure to be built up from the four edges, as well as a function for measuring the failure of the spot weld.To calibrate this new element, several test cases have been identified and simulated, including KSII, shear and peel tests. These series of tests aimed to verify the adaptation of the element to configurations of materials and thicknesses. Further simulations with varying mesh sizes set in evidence a phenomenon of mesh dependency, as in the models previously analysed. Therefore, a solution has been developed to include a zone of shell elements around our new element, which reduces the influence of the mesh.This latter process allowed us to calculate our hybrid element on different body-in-whites to validate our model on complex structures. The conducted simulations provided a good representation of reality. Differences are still noticeable in places, which can be explained by the fact that the material map developed with the hybrid model has not been calibrated for all possible combinations.This research represents a notable step forward in spot weld modelling, with promising results for a further application in [the company’s model?]. The creation of a hybrid model that can adapt to different mesh sizes and controls all degrees of freedom is a substantial achievement. Nonetheless, the precision and robustness of spot weld behaviour modelling may be further enhanced for considering an industrial application

L'objectif de cette étude concernait le développement d'un outil de préconception des systèmes de retenue, susceptible de pallier le problème de leur conception fortement contrainte, car abordée habituellement de manière tardive, eu égard au processus général de définition des véhicules. Le mémoire débute ainsi avec la présentation de l'environnement de l'étude et du système à considérer. Un état de l'art relatif à la problématique du choc frontal est dressé. Nous nous intéressons ensuite à la recherche, la formulation et la quantification d'un modèle adéquat de simulation numérique. A partir d'un choix opportun de la modélisation multi corps et du logiciel madymo, une méthodologie de caractérisation d'un système globalement représentatif du choc frontal est introduite. Elle repose sur la synthèse des données obtenues pour de multiples corrélations du modèle avec des essais physiques. Puis nous abordons la phase d'exploitation du modèle. Nécessitent au préalable, la définition d'un jeu de paramètres de préconception, deux méthodologies complémentaires sont proposées. La première se rapporte à l'étude de sensibilité des critères biomécaniques vis a vis de ces paramètres, laquelle peut être abordée selon différents points de vue: quantitatif, qualitatif et phénoménologique. Nous l'illustrons à travers un exemple d'application tout à fait original, basé sur le choix du système représentatif précèdent et la définition d'un ensemble de paramètres essentiels pour le choc frontal. La seconde méthodologie concerne l'optimisation de ces mêmes paramètres au sens de l'amélioration de la sécurité. Son développement comporte deux étapes associées respectivement, à l'élaboration d'une fonction coût qualifiant globalement le niveau de sécurité atteint par le système courant et la réalisation d'un couplage du modèle de simulation avec une technique d'optimisation appropriée. Celle-ci est mise en application sur deux cas typiques d'étude correspondant à des approches de reconception et de préconception

L'objectif de ces travaux était de développer des "prototypes numériques" permettant de simuler, dans un environnement de CMAO, le comportement dynamique global des boîtes de vitesses automobile. Le principe de cette modélisation est basé sur la méthode des éléments finis. Les éléments de structure sont modélisés par des éléments "classiques". Le comportement non-linéaire des organes de transmission est "linéarisé" autour d'un point de fonctionnement statique déterminé en intégrant le comportement non-linéaire des paliers à roulement. Dans le cadre des études dynamiques des éléments "spécifiques" introduisant des matrices de rigidité représentatives du comportement des organes de transmission ont été développés. Les modèles proposés permettent de déterminer les modes propres de la boîte "complète" et également la réponse du mécanisme à une excitation. Des outils et critères numériques ont également été définis pour évaluer l'influence des différents constitutants technologiques sur le comportement global du système. Dans un premier temps lors des études dynamiques, les analyses se sont restreintes à la chaîne cinématique isolée, le carter étant considéré comme rigide. Le rôle prépondérant des roulements et l'influence de la modélisation retenue sur le comportement vibratoire de l'ensemble ont été mis en évidence. La nécessité de prendre en compte l'ensemble de l'environnement statique lors des étapes préliminaires de détermination du point de fonctionnement a également été vérifiée. Dans une seconde étape, la "déformabilité" dynamique des carters a été introduite par l'intermédiaire de matrices réduites. Le couplage entre les déformations dynamiques de la chaîne cinématique et celles du carter a été mis en évidence. A l'issu de ces travaux, validés en parallèle par des études expérimentales préliminaires, le comportement dynamique des boîtes de vitesses en développement peut être prévu, et les conséquences des choix technologiques estimées
The aim of this project, was to develop global numerical dynamic models of automobile gearboxes. These models can be used by the Design Office in CAD environment in the vicinity of reducing noise, and of defining dynamic transmission conditions. These analysis follows the principle of Finite Element Method. "Structural" elements are discretized using standard finite elements, and linkage element behaviors are linearized around static working point. This static point is defined by numerical procedures which take into account bearing non-linear behavior. Special numerical elements have been set up to modelize gears and bearings dynamic behavior. These global dynamic models make it possible to determine eigenmodes and dynamic responses of the whole gearbox. Numerical tools and criteria are defined to evaluate influence of technological components on the global dynamic behavior. First studies are realized on an automobile gearbox kinematic chain. They highlight the bearing influence on the global behavior, and how important it is to model them accurately. Importance of static environment is also shown. In a second step, housing dynamic "deformability" is taken into account and dynamic couplings between housing and kinematic chain deformations are evaluated. At the end of these works, which have been validated by experimental studies, global dynamic behavior of automobile gearboxes could be provided and technological choice consequences could be evaluated

Cette thèse traite de l’utilisation des technologies de Réalité Virtuelle (RV) dans les activités de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Plus précisément, les travaux de recherche portent sur une approche pour la modification directe et interactive d’objets CAO, notamment adaptée aux processus de conception en industrie. Généralement, les logiciels de CAO requièrent des compétences (expérience et connaissance), à la fois sur les fonctionnalités même du logiciel et les représentations utilisées, ainsi que sur les objets CAO concernés (principalement sur leur historique de construction, savoir de quelle façon ils ont été construits). D’un autre coté, la RV apporte de nouveaux paradigmes d’interaction 3d, tels que l’immersion et la perception multi-sensorimotrice (stéréoscopie, audio 3d, haptique, etc.), et il apparaît nécessaire de disposer de middleware intelligents pour gérer les objets CAO dans ces Environnements Virtuels (EV) immersifs. De précédents travaux ont proposé un mécanisme d’édition implicite d’objets CAO permettant la modification du Graphe d’Historique de Construction (GHC) de ces objets à partir de la manipulation de la représentation visuelle 3d de ces objets. Basé sur un processus d’étiquetage des éléments de frontière (B-Rep), et couplé avec un moteur d’inférence, ce mécanisme décrit un chaînage arrière entre ces éléments de frontières et les opérateurs d’un GHC. Cependant, cette approche avait pour limite majeure de proposer un modèle particulier de GHC, ce qui l’empêchait d’être intégrée à des systèmes CAO fermés ou commerciaux tels que ceux utilisés dans l’industrie et en particulier l’industrie automobile. Notre première contribution consiste donc en la proposition d’un modèle et d’une architecture permettant de généraliser ce mécanisme de chaînage arrière à n’importe quel système CAO basé sur les représentations de type B-Rep et GHC. Pour ce faire, nous avons spécifié plusieurs structures d’encapsulation pour la gestion des opérateurs du GHC ainsi que de leurs paramètres, et des composants de B-Rep. Deuxièmement, le précédent étiquetage, désormais attaché à ces structures d’encapsulation et non plus aux éléments de B-Rep directement, a été étendu pour permettre un chaînage arrière multiple. Certains éléments de frontières peuvent en effet être le résultat de plusieurs opérateurs du GHC, être liés à plusieurs éléments "parents", et ainsi plusieurs décisions peuvent être inférées à partir de leur manipulation. Ces avancées rendent possible la modification directe et intuitive d’objets CAO déjà existants (i.e. via le parcours et l’analyse de base de données CAO précédemment créées), en analysant leur GHC et en remplissant nos structures avec les données nécessaires. De plus, le mécanisme de chaînage arrière multiple renforce la capacité du moteur d’inférence, à libérer les utilisateurs, et spécialement les non-experts, de connaissances trop complexes à propos des modèles CAO. Comme preuve de concept de notre modèle, nous présentons un exemple détaillé de notre approche sur le noyau géométrique de CATIA et montrons comment notre modèle permet d’envisager un nouveau concept d’interaction en revue de projet immersive : permettre aux participants de modifier directement les modèles CAO sans quelque interaction sur station de travail
This thesis addresses the use of Virtual Reality (VR) technologies in the activities of Computer-Aided Design (CAD). More precisely, this research focuses on an approach for direct and interactive modifications of CAD objects, an approach which might be adapted to the conception process in industry. Usually, CAD software requires some skills (experience and knowledge), on the software’s functionalities and representations, as well as on CAD objects (principally on their design history, on the way they were built). Moreover, VR technologies bring new interactive paradigms of 3D interaction, such as immersion and multi-sensorimotor perception stereoscopy, 3D audio, haptics, and so on), and one needs intelligent middleware to manage CAD objects in these immersive Virtual Environments (VE). Some previous work proposed a mechanism allowing implicit edition of CAD objects, from the manipulation of their 3D visual representations. Based on a technique of Boundary Representations (B-Rep) elements labelling, and coupled with an inference engine, this mechanism describes a backward chaining of B-Rep elements towards the operators of a dedicated model of Constructive History Graphs (CHG). However, this approach had a major limitation: since it was based on a specific model of CHG, its integration within commercial CAD softwares used in industry (and especially in automotive industry) was far from obvious. Our first contribution is then to propose a data model and an architecture to generalize this backward chaining mechanism to any of CAD system based on B-Rep and CHG representations. In order to do that, we have designed several encapsulations structures, to manage CHG operators and their parameters, and the B-Rep components. Secondly, the previous labelling, now attached to these structures, has been extended to enable a multi backward chaining. Actually, some B-Rep elements may be the result of several CHG operators, and thus, several decisions may be inferred from their manipulation. These improvements make possible to have direct and interactive modifications of existing CAD objects by parsing their CHG to fill our structures with useful data. Moreover, the multi backward chaining mechanism reinforces the ability of the inference engine to free users, especially non-expert ones, from too complex understandings on CAD models. As a proof of concept of our model, we present an detailed example of our approach on the geometric kernel of CATIA and we show how one can consider new concepts of interaction during immersive project reviews: to allow participants to directly modify CAD objects without any interaction on desktop workstation

Notre recherche s’inscrit dans le domaine du génie industriel. Elle porte sur l’amélioration de l’habitabilité de l’habitacle de l’automobile de demain. Cette étude met en évidence l’influence de la conception de l’habitat sur la conception de l’habitacle de l’automobile. L’objectif de ce travail est de proposer un outil destiné à aider le concepteur de l’automobile à introduire les principes de la construction architecturale de l’habitat dans la conception de l’habitacle de l’automobile pour améliorer son habitabilité. Dans notre démarche expérimentale nous avons adopté des principes de la méthode d’analyse des tendances conjointe comme les mappings et les planches de catégorisation. Cette démarche montre que les concepteurs de l’automobile ont orienté leur démarche vers l’intégration de plus en plus de principes de la construction architecturale de l’habitat dans la conception de l’habitacle des concept-cars. L’enquête que nous avons effectuée auprès des architectes et des designers nous a confirmé que l’habitat et l’automobile partagent les mêmes critères de l’habitabilité. Aussi, elle nous a affirmé l’impact positif des principes de la construction architecturale de l’habitat sur l’amélioration des critères de l’habitabilité dans l’espace de l’habitacle automobile. Notre recherche ouvre des perspectives pour analyser l’impact des autres secteurs d’influence comme l’aéronautique et l’électronique sur la conception de l’automobile. Aussi, elle montre l’importance de l’analyse de l’impact de la conception de l’automobile sur la conception de l’habitat du futur
The research field of this work is Industrial Engineering. This paper presents a study made to improve tomorrow’s automobile cabin habitability. It is focused on showing the influence on car-interior design by today’s home-interior design. The objective of this work is to propose a tool intended to help automobile designers to introduce home architectural construction principles into the car’s cabin design to improve its habitability. In our experimental phase we adopted principles of the method of analysis of the joint tendencies such as mappings and boards of categorization. This step showed that car designers have been increasingly using the home architectural construction principles on the car’s cabin conception design. Our research took into account the opinion of experts in both areas: architecture and design. In this way, we can be certain that the home and the automobile share the same criteria of habitability. We could also confirm that home architectural principles have a positive impact on the improvement of the habitability criteria in space design of the automobile’s cabin. This work opens a research line to analyze the influence of different areas in automobile design, such as aeronautics and electronics. This study can also show the inverse perspective of how car design can eventually have an impact on the future home design

Depuis quelques années, la plupart des constructeurs automobiles innovent en faisant appel aux techniques de la réalité virtuelle (RV). Cette approche possède un fort potentiel en termes de gain de temps et de réduction des coûts. Elle permet également d'évaluer de nouvelles approches liées au processus de conception lui-même. Cependant, un certain nombre de verrous technologiques et méthodologiques subsistent. Ils concernent en particulier (i) la simplification et la physicalisation des maquettes numériques issues des logiciels de CAO, (ii) le développement de configurations visuo-haptiques adaptées aux différentes tâches impliquées par le prototypage virtuel, et (iii) l'identification des retours sensoriels les plus pertinents, permettant à l'opérateur d'effectuer ces tâches efficacement. Un ensemble de problématiques soulevées par le service R&D de Valeo Lighting Systems (Angers) nous a conduit à traiter les trois aspects évoqués ci-dessus. Les tâches étudiées sont l'accessibilité, l'extraction et la manipulation de lampes sur prototype virtuel à l'échelle 1:1. Dans le manuscrit, nous commençons par aborder les limites du prototypage réel et les apports liés au prototypage virtuel. Ces apports sont examinés en particulier pour les phases de création et de validation des prototypes. Puis, nous présentons un état de l'art exhaustif des dispositifs d'affichage et des interfaces à retour d'effort, que nous avons classées en fonction de leur architecture mécanique et de leur support de référence. Ensuite, nous traitons la simplification et l'intégration de maquettes virtuelles ainsi que l'intégration du modèle biomécanique de l'opérateur humain. Différentes simulations permettant de valider la méthodologie d'intégration proposée sont décrites. Celles-ci sont basées sur l'utilisation de notre plate-forme de réalité virtuelle. Enfin, nous décrivons une série cohérente et progressive d'expérimentations permettant d'évaluer la pertinence et l'influence de différentes modalités sensorielles (visuelle, sonore, vibro-tactile, et kinesthésique) sur la performance humaine. L'objectif est d'identifier les avantages et inconvénients de ces retours d'information dans différentes configurations matérielles. Les résultats sont analysés via différents indicateurs de performance (temps de réalisation des tâches, précision de placement). Des données subjectives sont également recueillies via l'observation des sujets pendant l'exécution des tâches et à partir de questionnaires.

Ce mémoire présente une étude de l'implantation optimale d'un robot en fonction de la tâche à réaliser, en prenant en compte les contraintes de non collisions. La démarche proposée s'est appuyée sur un système de C.A.O. classique. Elle se fonde sur une définition des tâches en termes de trajectoire de référence, définie par des points d'arrêt induits par le processus de fabrication et des points de passages disposés pour assurer la non collision avec les obstacles. Elle aboutit à une méthode permettant d'optimiser la trajectoire du robot de manière conjointe avec son implantation, en étendant le concept de variables articulaires à l'ensemble des variables décrivant les possibilités d'implantation du robot. Ces points de passage sont mis en place au cours du processus d'optimisation générale en fonction de l'implantation du robot et de la disposition des obstacles. Cette approche est introduite par une étude de la planification de trajectoires, à travers une méthode locale dissociant les objectifs de réalisation du process des objectifs d'anti-collision, suivie d'une étude du domaine d'implantation du robot. Ces travaux ont été appliqués aux problèmes de l'industrie automobile à travers l'exemple des postes de soudure par points et des postes de montage.