Approche d’optimisation de l’architecture structurelle

Nous chercherons alors à converger vers des valeurs de masse du volant d’inertie qui se rapprochent de 20 kg qui représente une valeur cible réaliste.

2. Approche d’optimisation de l’architecture structurelle

Dans le but de définir et d’optimiser l’architecture organique du système, nous avons mis en place une démarche de conception (Figure 67) qui permet grâce à l’utilisation des approches d’optimisation mentionnées dans le paragraphe précédent (optimisation à l’aide des algorithmes de descente de gradient ou des algorithmes génétiques, études et analyses des tendances d’évolution des degrés de liberté du système à travers les plans d’expériences et les polynômes de tendances), d’évaluer plusieurs solutions de conception organique du système souhaité et de choisir celle correspondant à l’optimum global.

Cette démarche est similaire à celle effectuée pour l’optimisation du cahier des charges du projet de conception et consiste à étudier les tendances d’évolution des paramètres structurels que nous cherchons à calculer par rapport à la fonction objective considérée. Ces tendances vont par la suite nous orienter vers les améliorations possibles relatives aux dimensions de l’espace structurel et se traduisent par des réajustements des intervalles d’existence des degrés

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de liberté (paramètres structurels), à partir desquels nous effectuons un calcul d’optimisation pour minimiser la fonction objective à l’aide d’un algorithme de descente de gradient.

La solution retenue est par la suite intégrée dans un outil CAO permettant de modéliser l’architecture organique du système à concevoir.

Figure 67. Approche d'optimisation de l'architecture mécanique et de définition de l'espace structurel

124 3. Simulation et conception de l’architecture structurelle du système

Les résultats obtenus par le plan d’expériences et les polynômes de tendances, nous oriente vers des reconsidérations des dimensions de l’espace structurel de conception considéré. En effet, comme le montre par exemple le graphe de tendances relatif aux paramètres structurels

et du volant d’inertie, si nous souhaitons converger vers des solutions

d’architecture du volant telle que sa masse ne dépasse pas les 20 kg, il est suffisant de considérer les domaines d’existence présentés dans la Figure 68 par rapport aux paramètres

et . Ce qui réduit les dimensions de l’espace structurel relatif à ces deux degrés de liberté.

Figure 68. Exemple de réduction des domaines d'existence des paramètres structurels du volant d'inertie

Ces résultats permettent de définir l’espace structurel du système SS2 en intégrant des domaines d’existence relatifs aux degrés de liberté considérés qui respectent l’objectif de réduction de la masse du volant d’inertie (fonction objective du problème d’optimisation) (Figure 69).

125 Figure 69. Définition de l'espace structurel du système volant d'inertie

Ces résultats sont par la suite intégrés dans les domaines d’existences des degrés de liberté du système SS2 pour effectuer par la suite le calcul d’optimisation de la fonction objective considérée. Les résultats obtenus représentent différentes solutions d’architectures que nous avons analysées et comparées (Figure 70).

126 Figure 70. Comparaisons entre les différentes solutions calculées

Le choix de la solution retenue s’est basé sur le critère de la faisabilité issue du savoir-faire de l’expert métier par rapport aux différentes contraintes de conception que nous avons considérées. Le critère de PRF est assuré à travers la sélection d’une solution d’architecture organique faisant appel à des technologies qui sont déjà connues et existantes dans l’industrie dans le but de réduire les coûts.

La solution que nous avons retenue pour le système SS2 est alors la suivante (Tableau 13):

2,5 1,41 2000 4000 120 135 55,2 138 113,06 103,06 2 1 50,01 93,06 150,16 41,4 17,52

127 135 123,06 85,07 24,92 50,01 117,19

Tableau 13-Paramètres de structures de la solution d'architecture retenue

Le schéma cinématique et l’agencement des sous-systèmes de SS2 ont été présentés sous forme de graphiques paramétriques (Figure 71)

Figure 71.Solution d'architecture optimale du système SS2

Ce graphique est par la suite repris comme référence pour le modèle CAO implémenté sous forme de volumes.

128 Figure 72. Vue de coupe du système SS2 modélisé sous Catia

La définition et l’optimisation du système SS3 ont été effectuées à partir de la même approche, afin de définir les paramètres de structures de la transmission mécanique (Figure 73).

Figure 73. Vue d'ensemble de l'architecture mécanique de la CDT MTI (système SS2 et SS3)

129 4. Conclusions et présentation de l’espace structurel considéré pour le système MTI

La démarche de conception que nous avons présentée lors de ce paragraphe permet de définir les paramètres structurels relatifs à la conception d’un système concret. Cette démarche a été appliquée pour définir l’architecture organique du système MTI dans les niveaux systémiques 1 et 2 (Figure 74).

Figure 74.Décomposition systémique de la CDT MTI de modélisation

La représentation de chaque sous-système évolue au fur et à mesure que les niveaux systémiques de modélisation considérés changent. Lors du passage d’un niveau à un autre, de nouveaux paramètres caractéristiques du système apparaissent et s’ajoutent aux paramètres définis dans le niveau précédent comme le montre la (Figure 75) pour le système volant d’inertie par exemple.

130 Figure 75.Evolution des paramètres descriptifs du volant d'inertie

Le fait d’écrire analytiquement le problème de conception et d’utiliser des approches de calcul tels que les plans d’expériences et les polynômes de tendances, permet d’orienter les ingénieurs vers des domaines de conception plus réalistes et de réduire ainsi les dimensions de l’espace de conception dans lequel ils travaillent.

L’utilisation des algorithmes d’optimisation permet quant à elle de calculer plusieurs solutions optimisées par rapport au problème de conception et d’en déduire celle qui vérifie au mieux les fonctions de conception considérées.

Cette démarche permet ainsi de définir l’espace structurel et l’architecture organique relative à la mécanique interne du système MTI.

V. Approche de définition de l’espace comportemental Définition des spécifications