Format des notes

Numérique sur 20

Programme détaillé

Organisation :
Le projet de bureau d'études est réalisé en trinômes avec des sujets pouvant être identiques.
La présence est obligatoire à chaque séance qui est encadrée par deux enseignants avec des compétences en matériaux/dimensionnement mécanique. Les groupes sont aussi encadrés à chaque séance avec également des séances de "retours" sur les rendus pour évaluer la progression du travail.
Moyens :
Cahier des charges fonctionnelles : les logiciels de tableurs (eg. OpenOffice) ou éventuellement le logiciel TDC Need,
Schématisation géométrique et mécanique, géométrie CAO, dimensionnement mécanique : CAO CATIAV5
Choix des matériaux et des procédés: le logiciel CES Edupack
Rédaction des rapports : Open Office
Deux grandes salles informatique.
S1- Cahier des charges fonctionnelles : 1 séance -> 3h-4h
Objectif : Prendre connaissance du dossier de projet, du besoin exprimé et rechercher les informations nécessaires à la réalisation du cahier des charges fonctionnelles faisant apparaitre les propriétés attendues du produit.
Rendu : Il devra répondre à un besoin client à définir (activité, durée, fin de vie) et prendre en compte :
- Les conditions générales de fonctionnement en relation avec le produit étudié - Les charges mécanique et thermique couramment admises pour le produit étudié
- Les charges mécanique et/ou thermique spécifiques admises au produit étudié

S2 - Schématisation géométrique et mécanique : 1 séance -> 3h-4h
Objectif : Schématiser le problème mécanique du produit et faire un pré-dimensionnement par une approche analytique (élasticité 2D, théorie des poutres, des plaques, ...). La schématisation doit être compatible avec l'identification d'indices de performance du matériau.
S3 et S4 - Choix des matériaux et procédés : 2 séances -> 6h-8h
Objectif : Rechercher quelques matériaux présentant le meilleur potentiel pour l'application visée, en utilisant la méthode de sélection des matériaux présentée dans les UE MIM (Du Matériau à l'Ingénierie Mécanique - L3), et dans le cours "choix des matériaux" intégrée au projet.
Proposer une gamme de fabrication de la pièce en considérant le cout en fonction du nombre de pièces à produire, le cout énergétique et l'impact environnemental.
Revue de projet n°1 (informelle) : L'esprit " Choix matériaux et procédé " est de vous placer dans la situation de l'ingénieur qui doit choisir un matériau pour une application nouvelle pour l'entreprise, c'est à dire sans a priori même si des solutions connues existent. Il vous est demandé :
- De mettre en oeuvre une démarche systématique qui permet de faire un premier tri avec CES Edupack (TM) (étape de filtrage pour éliminer les matériaux puis classement des matériaux via des indices de performances)
- De sélectionner quelques matériaux et de vous lancer dans une recherche plus approfondie sur ces matériaux (WEB, centre documentation, poly de cours, etc.) pour n'en retenir qu'un ou deux.
- De chercher, à l'aide de CES Edupack(TM) ainsi que d'autres sources d'informations (cours, internet, centre de documentation, ...) un procédé, ou une chaine de procédés, pour la fabrication de la pièce visée. Il faudra tenir compte de critères économiques, techniques et environnementaux.
- D'étudier l'impact environnemental d'au moins deux matériaux associés à un procédé à l'aide de CES Edupack (TM) ainsi que des notions présentées dans le cours d'Eco-conception
Le groupe doit utiliser les données du cahier des charges fonctionnel pour réaliser une ou plusieurs itérations avec le logiciel CES Edupack (TM). Il est possible d'affiner des informations après discussion avec les enseignants qui interviennent comme experts. Les premières recherches de solutions vous permettront de pouvoir décliner les contraintes de service de votre cahier des charges (effort admissible, masse de la pièce...) en fonction des techniques (contrainte admissible, volume de matière...) associées à chaque matériau.
S5, S6 et S7 - Géométrie CAO : 3 séances max -> 9h-12h
Objectif : Réaliser une ou plusieurs version(s) de la pièce en CAO en fonction des matériaux/procédés retenus, à partir du dossier fourni (éventuellement simplifier le dessin proposé dans le dossier) en s'appuyant sur la méthode de conception CAO CATIAV5 (TM). La modularité de la conception sera importante pour pouvoir itérer entre la conception et le calcul (privilégier les opérations facilement modifiables et les agencer de façon pertinente). La solution proposée devra tenir compte des contraintes imposées par le couple matériau/procédé retenu.
Revue de projet n°2 (informelle) : Les groupes présenteront une schématisation du travail mécanique de leur pièce. Cette schématisation est l'étape nécessaire qui permet de mener un calcul à bien, qu'il soit analytique ou par simulation numérique par la méthode des éléments finis.
La CAO de la pièce sera réalisée avec le logiciel CATIA V5 (TM). Les dimensions principales auront été fixées préalablement à la réalisation du dessin grâce à la schématisation et à un pré-dimensionnement analytique. La CAO doit être construite et cotée de manière à assurer la fonctionnalité de la pièce après modification d'un paramètre géométrique. Cela devra être justifié par le suivi de la méthode présentée dans le cours de CAO intégré au projet.
S8 et S9 : Dimensionnement mécanique : 2 séances -> 6h-8h
Réaliser le calcul de structure par la méthode des éléments finis (MEF) pour valider le choix de matériaux/procédés et la géométrie dans le respect du cahier des charges, en s'appuyant sur la méthode de conception CAO CATIAV5 (TM) et le cours de l'UE.
Le calcul de structure sera réalisé avec CATIA V5 (TM) également. En fonction du calcul à réaliser et de la géométrie de la pièce, les groupes :
- choisiront un type de maillage, une taille de maillage,
- définiront le chargement de la pièce (conditions limites, forces de volume, etc.) conformément à la schématisation proposée
- et détermineront les propriétés matériaux à utiliser pour réaliser leur calcul. Ces dernières dépendront du comportement de matériau qu'ils souhaitent simuler en fonction du cahier des charges.
La validité du calcul de structure devra être vérifiée par comparaison au calcul de pré-dimensionnement effectué par une solution analytique
Une étude de sensibilité aux paramètres du calcul (taille de maille, critères de convergence, etc. ) sera menée également.
Bilan de l'étude
Analyse critique de la démarche et justification des choix