Integrating mechanical behaviour of non-ideal features in prismatic polyhedra based tolerance analysis
Intégration du comportement mécanique des éléments non idéaux en analyse de tolérances par des polyèdres prismatiques
Résumé
The architectures of new products are more complex nowadays due to the need of the marketfor customized and optimized products, the technological advancements in manufacturingmachines and inspection devices, and the extensive use of data in the product’s modelingand simulation. The evolution of manufacturing processes and the advanced measurementcapabilities in response to the market needs do not translate immediately into more accurateproducts. Actually, there is a limited consideration of geometric defects and variability inthe design process, this is partially due to the limitations of the mathematical models andtheir underlying hypothesis. The first contribution of this work is on the characterizationof the geometric variability in tolerancing. The first part of this work concerns the shaperepresentation models and specifically the adoption of the skin model shapes paradigm inthe tolerance management context using the polyhedral-based method. The skin modelinstances are more representative of individual real parts than the traditional CAD models.To simulate more realistic behavior of assemblies, the second part presents a novel approachfor simulation of rigid contact using polyhedra is presented. The approach integrates the loadboundary conditions that allow the contact between matting features by enriching the defintion of a prismatic polyhedron operand for contact simulation. With this enriched approachan objective quantification of the impact of disregarding form defects for a given mechanismcan be computed given a loading condition. An approach for simulating features potentiallyin contact by taking into account the local deformations of potentially contacting parts hasalso been developed for the polyhedral method in tolerancing. Finally, the algorithms for thecontact simulation and the generator of realistic shape representatives were implemented inan open source CAD compatible software.
Les architectures des produits sont aujourd’hui plus complexes en raison du besoin du marchéde produits personnalisés et optimisés, des progrès technologiques dans les machines defabrication et les dispositifs d’inspection, et de l’utilisation des données dans la modélisationet la simulation des pièces. Les progrès des capacités de fabrication et de mesure enréponse aux besoins du marché ne se traduisent pas immédiatement par des modèles plusprécis. En fait, la prise en compte des défauts géométriques et de la variabilité dans leprocessus de conception est encore très limitée, cela est dû en partie aux limites des modèlesmathématiques et de leurs hypothèses subjacentes. La première contribution de ce travailporte sur la caractérisation de la variabilité géométrique en tolérancement. La premièrepartie de ce travail concerne les modèles de représentation de forme et plus particulièrementl’adoption du paradigme de forme du modèle de peau (skin model) dans le contexte degestion des tolérances en utilisant la méthode polyédrique. Les instances du modèle de peausont plus représentatives des pièces réelles individuelles que les modèles CAO traditionnels.Pour simuler un comportement plus réaliste des assemblages, la deuxième partie présenteune nouvelle approche de simulation de contact rigide à l’aide de polyèdres. L’approcheintègre les conditions aux limites de charge qui permettent le contact entre les élémentspotentiellement en contact en enrichissant la définition d’un opérande polyèdre prismatiquepour la simulation du contact. Avec cette approche enrichie, pour un mécanisme donné, unequantification objective de l’impact de la non-prise en compte des défauts de forme peutêtre calculée en fonction d’une condition de chargement. Une approche pour la simulationdes contacts en prenant en compte les déformations locales des pièces potentiellement encontact a également été développée pour la méthode polyédrique en tolérancement. Enfin,les algorithmes de simulation de contact et le générateur de instances de formes réalistes ontété implémentés dans un logiciel open source dans un environnement CAO.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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