Allégement structure

S’étalant de quelques semaines à plusieurs mois, les études d’optimisation pour la conception sont réalisées en étroite collaboration avec le client pour veiller à bien appréhender son problème métier et proposer des solutions adaptées. Elles se déroulent soit directement chez le client, soit en interne à EURODECISION. Elles mettent en œuvre la méthodologie d’optimisation pour la conception en s‘appuyant sur la bibliothèque d’Outils de Gestion d’Essais (ALTERNOVA) pour piloter les simulations numériques (ou essais réels) des phénomènes physiques.

Une étude consiste à orienter la recherche vers des zones a priori intéressantes de l’espace de conception. Au final, les experts métier disposent d’un ensemble de solutions classées en fonction de leurs préférences et qui représentent un panel de compromis différents. Ces éléments chiffrés leur permettent d’étayer leur choix.

Les études d’optimisation peuvent prendre place aux différents jalons du processus de conception :

Selon le niveau d’avancement dans le processus de conception, les facteurs considérés ne seront pas les mêmes. Dans la phase préparatoire, il s’agit d’explorer une large gamme de solutions et la liberté de modification est grande (changement de géométrie, tests de technologies différentes, …) même si certaines contraintes de carry-over sont importantes. En avant-projet, les marges de manœuvre sont déjà plus restreintes. Lorsque le produit est déjà en production, les modifications peuvent parfois se résumer à de simples changements d’épaisseurs de pièces qui ne modifient pas les outils d’emboutissage ou de presse mais qui peuvent réduire considérablement les coûts de matière.

Etudes réalisées pour Renault

EURODECISION a mené pour RENAULT un grand nombre d’études d’optimisation dont voici quelques exemples :

Allégement de futurs véhicules : étude de l’impact de modifications d’épaisseurs, de matériaux et de la présence ou non de pièces sur la superstructure, le soubassement du véhicule, les sièges, le berceau, et la traverse du poste de conduite vis-à-vis de l’allégement sous contrainte d’une douzaine de prestations (crash frontal et latéral, vibratoire et acoustique, endurance, choc trottoir, etc.).

Conception d’un absorbeur de choc arrière : gain apporté par le positionnement libre des parois de la pièce
Optimisation de la structure d’un siège : évaluation de l’apport de nouveaux matériaux
Conception d’un capot respectant les nouvelles normes de choc piéton : étude de la forme de la doublure capot
Etude de l’écoulement d’air dans une grille d’entrée d’air moteur : analyse des facteurs influents
Recalage d’un modèle numérique thermique de projecteur : détermination des flux thermiques à travers l’ampoule.

Les challenges

La conception d’un système complexe doit le plus souvent prendre en compte les aspects de plusieurs disciplines (crash, vibratoire, thermique, aérodynamique, …). Les solutions générées doivent respecter les contraintes de toutes les physiques mises en jeu. Cet aspect multidisciplinaire (ou multi-prestation) implique la nécessité de faire dialoguer différents métiers au sein de l’entreprise. La phase de définition de l’étude est cruciale pour traduire convenablement leurs cahiers des charges en contraintes d'optimisation.

Les concepteurs doivent lister pour chaque prestation les facteurs influents, leurs intervalles de variation et leurs éventuelles imbrications (par exemple le choix d’un matériau d’une pièce définit les valeurs discrètes possibles pour son épaisseur). Durant cette phase de définition, ils doivent avoir en tête qu’augmenter le nombre de facteurs de conception grossit le nombre de simulations nécessaires pour rechercher les solutions. Faire varier un trop large périmètre risque aussi d’impacter des prestations non prises en compte dans l’étude. Mais plus on s’autorise de facteurs sur lesquels jouer, plus le gain potentiel est important. Nos études portent sur des problèmes de tailles très variées : de quelques facteurs de conception à plusieurs centaines.

L’expert ‘’étude’’ aura le souci d’économiser le nombre d’essais à valider par simulation (choix du plan d’expériences, répartition des calculs entre le plan et les itérations d’optimisation…). Dans un contexte multidisciplinaire où les durées de simulation sont très variables (de quelques minutes à plusieurs heures), ce souci se traduit aussi par des stratégies sur la prise en compte des prestations. Par exemple, si le code de simulation crash requiert beaucoup plus de ressource calcul que le code vibratoire, seules les conceptions validées en vibratoire sont évaluées en crash.

Pré-requis à ces études

Les études d’optimisation engendrent la réalisation d’un grand nombre de simulations. Il est donc nécessaire d’automatiser complètement le lancement de ces simulations, depuis l’étape de renseignement du paramétrage dans les fichiers d’entrée, en passant par le lancement du prétraitement, du calcul de simulation à proprement parler, du post-traitement et de l’extraction des résultats au bon format dans le fichier de sortie. EURODECISION propose également son assistance pour cette phase de l’étude.