FR2847693A1 - Procede de conception d'une forme assistee par ordinateur et procede de construction d'une piece ainsi concue - Google Patents

Abstract

Pour résoudre un problème de fonctionnalité de pièces fabriquées avec un outil de conception assistée par ordinateur, on prévoit de transcoder une forme (2) de la pièce élaborée par un calcul par éléments finis, pour la rendre compatible (6) avec un logiciel de conception assistée par ordinateur. On réalise ensuite par une réunion booléenne une enveloppe de la forme de la pièce et de la forme déformée de cette pièce. On compare cette forme booléenne de réunion à un espace (8) disponible censé accueillir la pièce. On déclare la pièce acceptable si cette comparaison est satisfaisante.

Description

Procédé de conception d'une forme assistée par ordinateur et procédé de

construction d'une pièce ainsi conçue La présente invention a pour objet un procédé de conception d'une forme assistée par ordinateur, ainsi que le procédé de construction d'une pièce mécanique ayant la forme ainsi conçue. Le but de l'invention est de rendre plus efficace la construction des pièces mécaniques destinées à être utilisées dans des ensembles plus complets. Notamment, l'invention vise la conception de pièces détachées, ou d'ensembles de pièces, intégrables dans un dispositif plus complexe. Dans un exemple, une pièce mécanique étudiée par l'invention, dite aussi plus généralement un objet physique étudié, sera un tableau de bord à mettre en place à l'intérieur d'une carrosserie de voiture. Ou encore, l'objet physique sera un dispositif de freinage, notamment à assistance pneumatique, à mettre en place dans un compartiment moteur d'un véhicule. Le but de l'invention est de prendre en compte toutes les considérations et les contraintes intervenant sur l'objet physique étudié et contribuant à une modification de l'encombrement occupé par cet objet physique dans l'ensemble auquel il est intégré. L'invention vise essentiellement la conception assistée par ordinateur dans laquelle toutes

ces opérations peuvent être simulées.

- On connaît dans le domaine de la conception assistée par ordinateur, des logiciels de dessin de pièces. A titre d'exemple non limitatif on citera le logiciel CATIA produit par la société DASSAULT, France, le logiciel IDEAS produit par la société SDRC aux Etats Unis d'Amérique. On connaît par

ailleurs des logiciels nommés EUCLID, UNIGRAPHICS et PRO ENGINEER.

Tous ces logiciels ont en commun une faculté de production d'informations numériques susceptibles, d'une part, de représenter des formes des objets physiques élaborés et de présenter des images de ces formes sur un écran du dispositif de conception assistée par ordinateur. Sur le plan général, pour les objets physiques élaborés, s'agissant de ces informations numériques, on pourra parler de calcul de ces formes. Une telle appellation est équivalente à une appellation de dessin, dans la mesure o on dessine les formes de ces objets physiques, notamment lorsque leur élaboration va de pair avec une

présentation simultanée sur l'écran.

D'autre part,-ces logiciels comportent des interfaces de commande permettant la commande de machines outils (la plupart du temps des fraiseuses multi-axes) susceptibles de façonner les pièces dessinées, voire un moule de fonderie de la pièce dessinée. Ces logiciels permettent, selon un descriptif de base de données qui leur est propre, de définir les formes des objets physiques élaborés. Sur le plan pratique, les formes peuvent être décrites d'une manière vectorielle, et plus généralement sous la forme de fonctions analytiques géométriques, et d'autre part sous une forme ponctuelle, sous la forme de collections de nuages de points. Dans les deux, cas les lieux géométriques désignés dans l'espace sont affectés d'une propriété celle d'appartenir ou

non à l'objet physique concerné.

Il est connu, pour les calculs des formes des objets physiques à intégrer dans un grand ensemble, de se lancer dans deux types d'études complémentaires. Un premier type d'étude concerne l'encombrement occupé par la pièce au repos. En pratique, les logiciels comportent des fonctions d'intersection pour élaborer un volume physique résultant de l'intersection du volume de l'objet physique élaboré et du volume de l'environnement dans lequel cet objet physique est destiné à s'insérer. Si le volume de l'intersection est vide, l'objet physique peut occuper la place qui lui est assigné. Sa forme est acceptable. Le problème peut être compliqué par l'opération de mise en place qui nécessite, depuis un espace extérieur à l'environnement de calculer un cheminement par lequel l'objet physique peut être mis en place dans cet environnement. Cette opération de mise en place revient en fait à effectuer la vérification précédente pour un ensemble continment variable de positions dans l'espace de l'objet physique jusqu'à ce qu'il ait rejoint la

place qui lui est assignée dans le dispositif.

Un deuxième type d'étude concerne l'étude des déformations intrinsèquement subies par l'objet physique. Ces déformations sous contrainte peuvent être liées à des évolutions en température, en pression, à la soumission de l'objet physique à des efforts, voire à des champs électriques, et d'une manière générale à toute action physique externe tendant à déformer l'objet physique élaboré. Sur le plan pratique, le calcul de ces déformations sous contrainte est généralement effectué par une méthode de calculs par éléments finis. En pratique, l'objet physique est ainsi virtuellement morcelé en un maillage de petits éléments géométriques (par exemple des éléments tétraédriques ou hexaédriques, par exemple cubiques) et des tenseurs de contrainte sont appliqués sur chacun d'eux de

manière à calculer les résultantes des déformations de l'objet.

De telles études de déformation sont notamment entreprises pour des étriers de frein d'un dispositif de freinage qui doivent subir des efforts importants, voire des accélérations brusques lorsqu'un conducteur d'un véhicule appuie fortement sur la pédale de frein. Dans le même ordre d'idées, le remplissage (notamment sur la chaîne de montage) d'un circuit hydraulique de freinage d'un véhicule amène ce dernier à subir une surpression (utile pour éviter la présence de bulles d'air dans le circuit hydraulique). Cette surpression est telle que ce réservoir peut se gonfler comme un ballon de baudruche. Les calculs par éléments finis permettent

notamment de déterminer la déformation du réservoir.

Toutefois ces logiciels de conception assistée par ordinateur, même lorsqu'ils sont munis d'un sous-programme de calcul des déformations par éléments finis ne permettent pas de prendre en considération les effets des déformations subies par l'objet physique lorsqu'il est mis en place dans le dispositif qui l'accueille. Par exemple, pour le réservoir hydraulique présenté ci-dessus, autant son insertion dans le compartiment moteur du véhicule peut être possible, autant sa résistance à la surpression peut avoir été mesurée et avoir été jugée acceptable, autant, lorsque cette surpression est appliquée alors que ce réservoir est en place dans ce compartiment moteur, il peut se produire une mise en contact de ce réservoir (par gonflement) avec une autre partie de l'habitacle qui viendrait modifier sévèrement les 25 conditions de remplissage au point de faire perdre à cet équipement sa fiabilité. Le même problème peut bien entendu se produire si un autre équipement voisin de l'objet physique étudié subit au même moment d'autres

contraintes modifiant également son occupation dans l'espace.

Dans l'état de la technique, pour tenir compte de ces problèmes il est prévu de mesurer le déplacement d'une partie de l'objet physique sous l'effet des contraintes, et de vérifier que le déplacement de cette partie est

compatible avec l'espace laissé disponible pour accueillir cet objet physique.

Une telle démarche, réalisée en pratique manuellement nécessite d'extraire à partir du logiciel de calcul par éléments finis une valeur représentative du déplacement. A l'aide de cette valeur, un opérateur vérifie qu'à l'endroit dans la pièce pour lequel cette valeur a été extraite, le débattement correspondant

est acceptable.

Une telle démarche n'est cependant pas suffisamment efficace. Il apparaît ainsi des situations dans lesquelles, notamment du fait de la complexité de forme des pièces, des contacts entre pièces se produisent, alors que, pour les lieux de la pièce mécanique pour lesquels les déplacements ont été calculés, la compatibilité d'implantation, la possibilité de non interférence, existait apparemment. La solution consistant à évaluer de telles valeurs de déplacement en d'autres points de l'objet physique n'est pas réellement praticable. En effet, d'une part elle conduit à des vérifications ultérieures multipliées (ce qui retarde la date de fin de conception de l'objet physique). D'autre part et surtout, elle n'apporte pas la garantie que

l'implantation sera parfaite. Il faudrait la faire pour tous les points de la pièce.

Dans l'invention, pour remédier à ce problème on s'est alors livré à deux opérations complémentaires. Premièrement, à partir de la forme déformée de l'objet physique sous l'effet des contraintes, forme qui est calculée par le logiciel de calcul par éléments finis, on élabore une forme compatible avec le protocole de traitement du logiciel de conception lui20 même. En quelque sorte on effectue un transcodage de la forme calculée dans le logiciel par calculs par éléments finis, en une forme, calculée par un logiciel de conception assistée par ordinateur. Dans une deuxième étape, on réalise une union géométrique de la forme de l'objet physique de départ et de la forme déformée obtenue à l'issue de la première étape. On obtient en agissant ainsi une enveloppe des différents états de contrainte: forme au repos et forme déformée (éventuellement avec plusieurs types de déformation). Puis, on remplace pour l'étude d'implantation la forme au repos élaborée par cette forme enveloppe, et on compare cette dernière à un espace disponible dans le dispositif d'accueil pour savoir si elle y trouvera

toujours sa place.

En variante, si le dispositif d'accueil comporte lui-même des objets physiques susceptibles d'être soumis à des contraintes, on remplace dans le logiciel de conception assistée par ordinateur la forme de ce dispositif d'accueil par la forme enveloppe de ce dispositif d'accueil (c'est à dire comportant le dispositif d'accueil au repos réuni avec le dispositif d'accueil ayant subi des contraintes). En agissant ainsi on peut facilement vérifier que

le projet de réalisation de l'objet physique est acceptable.

En variante, on peut modifier progressivement la forme de l'objet physique au repos, calculer la déformée de cette forme modifiée, et en déterminer lors d'une parfaite comparaison quelle est la modification ultime pour laquelle un phénomène de contact se produit avec les autres parties du

dispositif d'accueil.

En variante également, plutôt que de rechercher le contact, on pourra rechercher les déformations de l'objet physique pour lesquelles un contact existant, par exemple lié à la présence d'un joint comprimé entre deux pièces, sera défait du fait du relâchement d'une contrainte ou de la

déformation d'une pièce.

En variante enfin, on pourra déterminer avec le procédé de l'invention jusqu'à quel niveau de contrainte l'objet physique élaboré peut être soumis

avant que des phénomènes de contact, ou indésirables, ne se produisent.

L'invention a donc pour objet un procédé de conception d'une forme assisté par ordinateur, caractérisé en ce qu'il comporte, avec l'ordinateur, les étapes suivantes: - on calcule une forme au repos d'un objet physique à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur, - on calcule une forme d'une déformée sous contrainte de cet objet physique, la déformée étant obtenue à l'aide d'un logiciel de calcul par éléments finis, - on élabore une forme d'une enveloppe de l'encombrement de cet objet physique dans ses états de contraintes, et - on compare la forme de l'enveloppe de l'encombrement à une forme

d'un espace disponible.

L'invention a également pour objet un procédé de construction d'une

pièce conçue selon le procédé de l'invention.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit

et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - Figure 1: une représentation schématique d'une forme calculée selon le procédé de l'invention, avec les différentes étapes de calcul de ce dernier - Figure 2: un dispositif apte à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 1 montre les différentes étapes d'élaboration de la forme d'un objet physique. Par calcul de la forme d'un objet physique on entend essentiellement l'édition, notamment sous la forme d'un fichier, des informations représentatives de cette forme. La forme de l'objet physique

existe donc ainsi en dehors de toute visualisation de cette forme.

Néanmoins, pour simplifier l'explication dans la figure 1, on a montré une visualisation de la forme, telle qu'en pratique elle sera montrée sur un écran d'un dispositif de conception assistée par ordinateur. Ainsi au cours d'une première étape a) on dessine (on calcule) avec un dispositif de conception

assistée par ordinateur, CAO, une forme 1 d'un objet physique au repos.

Avec le même ordinateur, ou un autre, équipé d'un logiciel FEM de calcul par éléments finis, notamment le premier cité ci-dessus, il est possible au cours d'une deuxième étape, b), de calculer une forme 2 d'une déformée sous contrainte de cet objet physique. La contrainte représentée ici est une contrainte mécanique résultant d'un effort 3. Bien entendu cette contrainte peut être de différente nature: température, vieillissement, transformation physique, champ électrique et ainsi de suite. Schématiquement on a représenté au cours des étapes a) et b) respectivement une poutre au repos et une poutre ayant subi une flexion. Le logiciel de calcul par éléments finis, ou un sous-programme correspondant, sont essentiellement capables de calculer des écarts 4 subis par des points particuliers 5 de la pièce 1. Ces écarts 4 étaient utilisés, manuellement, dans l'état de la technique pour

vérifier l'adéquation des pièces à l'usage qu'on leur destinait.

Selon l'invention au cours d'une troisième étape c) on élabore une forme d'une enveloppe de l'encombrement de cet objet physique dans ses différents états de contrainte. En pratique au cours de l'étape c) on effectue deux opérations. Une première opération consiste à transcoder la forme élaborée au cours de l'étape b) en une forme 6 (de forme identique) mais exprimée selon un protocole différent, compatible avec le sousprogramme de conception utilisé au cours de l'étape a). Typiquement, les fichiers représentatifs de la pièce déformée, issus du logiciel FEM, de type.dat (data - données), sont transcodés en des fichiers lisibles et exploitables par le logiciel de CAO. On verra plus loin comment cette transformation peut être entreprise. Comme deuxième opération, au cours de l'étape c) on calcule une réunion 7, au sens booléen du terme, du volume occupé par la forme 6 (nouvellement calculée) et de la forme 1 de départ. On verra par la suite comment le calcul de cette enveloppe peut être mené et surtout simplifié. Enfin, au cours d'une quatrième étape d) selon l'invention, on compare l'enveloppe 7 précédemment calculée à une forme 8 destinée à accueillir la pièce 1 et procurant un espace disponible à cet effet. Le but de l'invention est de vérifier qu'il n'existe pas de point de contact 9 entre cette enveloppe 7 et

la forme d'accueil 8.

La figure 2 montre un dispositif utilisable pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Ce dispositif comporte d'une manière classique un ensemble informatique muni d'une unité centrale 10 reliée par un bus 11 de commandes d'adresses et de données à un périphérique 12 servant d'interface homme machine (dans la pratique une souris) et à un périphérique 13 de visualisation (un moniteur). L'unité centrale 10 comporte un microprocesseur 14 relié notamment par le bus 11 à une mémoire programme 15 et à une mémoire de données 16. La mémoire programme 15 comporte essentiellement un premier programme 17 permettant de mettre en oeuvre l'opération a) de la figure 1 de calcul d'un fichier CAO et un deuxième programme 18 permettant un calcul de la déformée de l'étape b) de la figure

1 notamment sur la base de calculs par éléments finis de formes connues.

Avec l'interface de commande 12 un opérateur, personne physique, est capable de constituer une forme, c'est à dire des enregistrements de données 19 stockables dans la mémoire 16. Pour l'élaboration de ces enregistrements 19, le programme 17 permet, avec des outils 20, notamment des icônes apparentes sur un bord de l'écran du moniteur 13, de sélectionner des formes élémentaires préétablies. Ces formes élémentaires préétablies peuvent être des points tels que 21, des segments 22 ou 23, courbes ou droits, des surfaces 24 ou 25, ici triangulaires ou circulaires, ou des volumes élémentaires 26, 27, 28, respectivement parallélépipèdiques cylindriques ou sphériques, ou encore d'autres formes. Une fois que ces formes élémentaires préétablies sont sélectionnées l'opérateur peut venir les placer par un déplacement 29 à un endroit déterminé 30 par rapport à une première partie 31-d'un objet physique déjà constitué. Ou bien, la forme élémentaire est placée à l'endroit 30 si elle est la première. Bien entendu les logiciels de conception assistée par ordinateur sont tels que les formes physiques préalablement élaborées peuvent être réutilisées pour la conception d'un objet physique plus important. Ainsi de suite, progressivement, l'opérateur dessine l'objet physique sur l'écran en même temps que le logiciel 17 de CAO constitue le fichier 19 correspondant. Les logiciels connus présentent par ailleurs différentes possibilités d'extension par homothétie, de rotation et de duplication etc. pour faciliter le travail de l'opérateur. En pratique, les enregistrement 19 sont des enregistrements représentant des volumes, c'est-à-dire des espaces circonscrits par des

surfaces fermées.

Les enregistrements 19 et le logiciel 17 permettent la visualisation de l'objet physique sur le moniteur 13. Ces enregistrements 19 peuvent être

donnés sous une forme vectorielle ou sous une forme de nuages de points.

Sans entrer dans les détails, un sous-programme 32 de visualisation de l'ensemble 10 montre qu'une représentation vectorielle peut comporter, pour chaque élément 33 de l'objet physique à représenter des coordonnées xO yO zO d'un point caractéristique (à placer à l'endroit 30 sur l'objet 31) ainsi que des valeurs Ax Ay Az de l'extension attendue de l'objet élémentaire 33. Au moment de la visualisation, si le logiciel a besoin d'un volume numérique représentant toutes les régions de l'espace dans lequel l'objet est présent, une liste de points xi yi zi est calculée à la volée. Si le processeur graphique n'est pas assez rapide, on peut envisager de stocker ces nuages de points qui permettent de définir l'objet. A chaque point xi yi zi est affecté une valeur, 1 ou 0 pour simplifier, signifiant que le lieu désigné dans l'espace appartient ou n'appartient pas au volume de l'objet physique à réaliser. Les points xi yi zi sont tels qu'avec un pas 6 ils souscrivent aux contraintes xO < xi + bi < xO + Ax, yO < yi + 8i < yO + Ay, zO < zi + 8i < zO + Az. Bien entendu d'autres représentations de fichier sont envisageables. La présente représentation est indiquée pour simplifier l'explication de l'invention. Chaque icône 21 à 28 de l'interface homme machine est associée à un programme exécutable élémentaire, ce programme exécutable élémentaire recevant en entrée des informations de paramètres et produisant en sortie pour la visualisation, à la volée, ou pour mémorisation, un fichier de coordonnées de nuage des points

appartenant au solide élémentaire dans l'objet physique.

La mise en oeuvre du programme 18 de calcul de déformée par éléments finis revient à morceler l'objet 33 en un maillage d'éléments finis de forme donnée. La forme donnée des éléments finis est imposée par le logiciel de FEM. La forme la plus usuelle est l'élément tétraédrique. Un maillage avec éléments tétraédriques présente l'avantage d'être automatique. Toutes les formes peuvent être maillées de manière automatique avec des tétraèdres. Sur la figure 2, la représentation la plus

pratique des éléments finis est une représentation hexaédrique de l'objet 33.

Le programme 18 est donc mis en oeuvre et permet d'élaborer les écarts 4 d'une manière connue. Alors que le logiciel 18 propose une forme, l'expression de cette forme n'est pas dans un format compatible avec le logiciel de CAO. Typiquement, le logiciel 18 de FEM construit des fichiers dont les enregistrements correspondent à des localisations des noeuds des éléments finis (quatre noeuds dans le cas d'un élément tétraédrique) et à des déplacements des noeuds de chacun de ces éléments finis. Pour dessiner alors avec le logiciel de CAO la forme de l'objet déformé, à partir de ces localisations et de ces déplacements, on se sert dans l'invention des

éléments de la structure déformée.

Dans l'invention, pour passer de la forme 2, étape b), à la forme 6, étape c), on va créer un volume élémentaire, selon le logiciel de CAO, pour chacun des éléments finis de la forme déformée de la pièce. En pratique on va calculer en CAO autant de volumes élémentaires qu'il y a d'éléments finis ayant été déformés par la contrainte. Puis, selon une technique déjà disponible avec le logiciel de CAO, on va fusionner tous les volumes 25 élémentaires de CAO de façon à produire un volume 6 en CAO de la pièce

déformée. On agglomère ainsi les volumes élémentaires déformés.

On peut produire chacun des volumes élémentaires à l'aide des formes élémentaires de la banque 20 de formes élémentaires. Et on les met ensuite en place les uns par rapport aux autres comme l'objet 33 par rapport à l'objet 31. Dans la pratique cette mise en place est automatique puisque, chaque élément fini ayant été déduit automatiquement de la pièce 2, la

transformation inverse automatique est possible.

On peut admettre que le calcul d'éléments finis a conduit à la détermination d'un nombre important d'éléments finis déformés, par exemple

40 000. Il convient alors de faire un calcul de 40 000 volumes élémentaires.

Dans l'invention, pour ne pas faire ce travail manuellement, on remarque qu'on connaît d'une part la forme des éléments finis avec laquelle la pièce 2 a été évaluée. Dans le cas général ce sont des tétraèdres. On connaît aussi la manière dont le fichier représentatif de la pièce 2 est constitué. Dans l'exemple, ce fichier comporte 40 000 enregistrements renseignant chacun sur les coordonnées dans l'espace de chacun des quatre noeuds du tétraèdre. On réalise alors un sous programme élémentaire qui est capable de construire dans le logiciel de CAO un volume élémentaire tétraédrique à partir de la lecture d'un enregistrement renseignant sur les coordonnées des quatre noeuds d'un élément fini tétraédrique déformé. On utiliserait un autre sous programme élémentaire si l'élément fini était un hexaèdre, par exemple un cube. Pour dessiner alors tous les volumes élémentaires, il suffit de lire un enregistrement, de lancer le sous programme élémentaire, de recommencer pour un enregistrement suivant, et de fusionner au sens du dessin par

logiciel de CAO, les volumes élémentaires obtenus.

On aboutit ainsi à la définition de la forme 6, figure 1, donnée dans le protocole du logiciel 17. Autrement dit, on dispose maintenant de deux enregistrements dans la mémoire 16 un enregistrement 19 représentatif de l'objet physique au repos et un enregistrement 34 représentatif de la forme 6

déformée de l'objet 1.

Dans une solution préférée, pour limiter les calculs de reconstruction des volumes élémentaires, on commence par choisir ceux de ces éléments finis déformés qui sont à la surface de l'objet. On sait qu'un élément fini n'est pas à la surface de l'objet si, par exemple pour des éléments finis tétraédriques, chaque face ou triplet de ses noeuds est commun à un premier élément fini et à un autre élément fini. Pour un élément tétraédrique, il y ainsi quatre triplets (quatre faces) de l'élément à tester à chaque fois. En variante, on recherche les triplets de noeuds qui ne sont attachés (ensemble) qu'à un

seul élément fini.

En pratique, on fait ensuite lire, progressivement, par le sous programme élémentaire, qui peut être incorporé dans le logiciel de CAO, le fichier des éléments finis déformés de la surface de l'objet. Cette lecture doit de préférence être progressive car le transcodage occupe beaucoup de ressource de mémoire vive du processeur de dessin. Pour ne pas le saturer, il importe de segmenter le transcodage, plus exactement de fusionner il régulièrement entre eux des sous ensembles de volumes élémentaires obtenus. Ensuite, pour s'assurer de la cohérence de la reconstruction, on mesure le volume V2 de la pièce déformée et on le compare au volume Vl de la pièce au repos. Les logiciels de CAO connus comportent des sous programmes capables de ces calculs de volume. On se sert ensuite du fait que, malgré les contraintes subies, la pièce qui est en un matériau non compressible doit conserver un volume inchangé. Si la comparaison des volumes révèle un trop grand écart, par exemple supérieur à 10%, on peut en déduire que la reconstruction a été impropre, ou plus simplement, que le calcul par éléments finis a pris en considération des éléments finis de tailles inadéquates, et qu'il doit être repris avec des tailles d'éléments finis

différentes, plus petites.

Le logiciel 15 comporte de manière connue des facultés de réaliser des unions ou des intersections booléennes de volumes. Notamment, sur le plan pratique l'accolage de la forme élémentaire 33 à la forme 31 était équivalente à une union. En pratique, l'enregistrement de réunion 35, correspondant à la réunion de la forme 1 (fichier 19) avec la forme 6 (fichier 34), comportera les désignations vectorielles redondantes. Dans ce cas, une seule d'entre elles est prise en compte pour le calcul de l'enveloppe. Il comportera également des désignations vectorielles supplémentaires et dans ce cas elles sont prises toutes en considération. Au total, la forme représentative de l'enveloppe sera représentée par une collection 35 plus importante de désignations vectorielles, ou par ailleurs par une collection 25 plus importante de points dans le nuage. Connaissant par ailleurs la définition de l'espace laissé disponible par la pièce 8 (qui peut également être calculé avec le programme 17), on sait mesurer maintenant l'intersection

de l'enveloppe 7 ainsi calculée avec cet espace disponible dans la pièce 8.

Si l'intersection est nulle, il n'y a pas contact. Si l'intersection révèle l'existence de points on sait qu'il y a contact et la pièce 1 n'est pas

acceptable.

Plutôt que de prendre en compte pour le calcul de la réunion de la forme de l'objet 1 et de la forme déformée 6, la totalité des points de cet objet on peut se satisfaire de la prise en considération du calcul des surfaces externes de l'objet-physique et des surfaces externes de la forme de la

déformée de cet objet physique.

De telles simplifications sont déjà disponibles dans les logiciels existants du fait que ces logiciels permettent de représenter des vues des objets (plutôt que des coupes de ces objets). En effet les coupes des objets comportent des ensembles de traits montrant les contours et les arêtes des objets physiques à réaliser. Dans certains cas toutefois, les dessins de ces contours ne sont pas nécessaires et seule une apparence extérieure est utile. Dans ce cas, avec des dispositifs de visualisationon est capable de calculer la surface extérieure de l'objet, de la soumettre, fictivement, à un éclairement, et de représenter sur l'écran du moniteur 13 l'image telle qu'elle serait visible par un opérateur qui manipulerait une pièce réelle. Pour le présent calcul de l'enveloppe, étant donné que seule la surface extérieure est importante, on peut se limiter au calcul de cette surface. Les calculs d'intersections sont alors plus simples: il y a intersection dès que la surface de l'objet touche l'espace disponible intérieur du réceptacle 8, ou plus

simplement aussi la surface de ce réceptacle 8.

En agissant ainsi on aboutit au résultat escompté que la détermination de la pièce et de sa fonctionnalité est bien mieux appréciée que dans l'état

de la technique.

En outre, dans certains cas, l'espace disponible laissé entre l'objet physique et son environnement est grand alors que la définition d'un objet physique plus grand aurait été plus profitable pour le dispositif global à fabriquer. Par exemple, dans le cas cité ci-dessus, s'il est possible de fabriquer un étrier de freins plus grand, plus gros, plus robuste, on pourrait 25 avoir intérêt à le faire. Avec l'invention, on part d'un objet physique de départ, par exemple un étrier de frein de taille donnée, on lui fait subir les opérations a), b), c) et d), et si la comparaison de l'étape d) est favorable on augmente une des dimensions de cet objet au moins (par exemple la dimension Ay de l'objet 33) et on recommence les itérations a), b), c) et d) pour vérifier que la comparaison est toujours favorable. On procède ainsi par itération pour permettre de mieux définir la forme de l'objet physique. On notera de ce point de vue qu'un objet physique plus gros peut subir des déformations moindres et donc que l'augmentation de sa taille ne va pas nécessairement avec

l'augmentation de la déformation 4 qui en résulte.

Une autre fa-çon de voir le problème consiste à modifier la force de l'effort 3, ou d'une manière générale l'effet de la contrainte à laquelle est soumis l'objet à étudier. Par exemple on étudiera sa dilatation jusqu'à une certaine température, ou jusqu'à une certaine autre température, et ainsi de suite. Avec l'invention, on est alors capable de connaître le seuil de la contrainte au-delà duquel la fonctionnalité de la pièce n'est plus acceptable. On peut ainsi en modifiant la forme et en étudiant les effets des contraintes réaliser des pièces satisfaisant mieux aux prescriptions et

spécifications des constructeurs.

Enfin, autant pour l'objet physique concerné on a étudié sa déformée, autant pour l'espace laissé libre par le réceptacle 8 on peut prévoir quel est le véritable espace disponible lorsque ce réceptacle 8 lui-même est soumis à une contrainte. On fait donc subir au réceptacle 8 un même traitement que pour l'objet 1: l'espace disponible devenant plus faible alors que l'espace

occupé pour l'objet 1 devient plus grand.

L'invention s'applique à la construction de pièces conçues selon le procédé décrit ci-dessus notamment pour le domaine de l'automobile ou de l'aviation.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de conception d'une forme assisté par ordinateur, caractérisé en ce qu'il comporte, avec l'ordinateur, les étapes suivantes: - on calcule une forme (1) au repos d'un objet physique à l'aide d'un logiciel (17) de conception assistée par ordinateur, - on calcule une forme (6) d'une déformée (2) sous contrainte de cet objet physique, la déformée étant obtenue à l'aide d'un logiciel (18) de calcul par éléments finis, on élabore une forme (7) d'une enveloppe de l'encombrement de cet objet physique dans ses états de contraintes, et - on compare (d) la forme de l'enveloppe de l'encombrement à une

forme d'un espace disponible.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on présente les formes par des images sur un écran d'un ordinateur mettant en oeuvre le

logiciel de conception assisté par ordinateur.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce

qu'on calcule une première forme (2) d'une déformée de l'objet physique par calcul par éléments finis, et on calcule une deuxième forme (6) de la déformée par calcul de volumes élémentaires, chaque volume élémentaire résultant d'un calcul effectué par le logiciel de conception assisté par

ordinateur d'un volume d'un élément fini.

4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour le calcul de la deuxième forme de la déformée, on se limite au calcul de surfaces externes de la forme de l'objet physique ou de la forme déformée

de cet objet physique.

- Procédé selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce

que les éléments finis ont une forme tétraédrique ou hexaédrique.

6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

qu'on calcule, à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur, une forme de l'objet physique, à partir de volumes élémentaires, les volumes élémentaires étant représentés par des icônes (21-28) dans une interface

homme machine du logiciel utilisé de conception assistée par ordinateur.

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque icône de l'interface homme machine est associée à un programme exécutable élémentaire, ce programme exécutable élémentaire recevant en entrée des informations de paramètres et produisant en sortie pour la visualisation, à la volée ou pour mémorisation, un fichier de coordonnées de

nuage des points appartenant au volume élémentaire dans l'objet physique.

8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

que pour comparer la forme de l'enveloppe de l'encombrement à une forme (8) d'un espace disponible, on calcule une intersection géométrique de la forme de l'enveloppe de l'encombrement de l'objet physique avec une forme

de l'encombrement d'objets physiques voisins.

9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce

que les contraintes sont des contraintes quantifiées et en ce qu'on détermine une contrainte de seuil au delà de laquelle l'intersection de la forme de l'enveloppe de l'encombrement de l'objet physique avec une forme de

l'encombrement d'objets physiques voisins n'est pas vide.

10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce

qu'on réitère les opérations a) à d) en modifiant la forme de l'objet physique

jusqu'à ce que la comparaison de l'étape d) soit satisfaisante.

11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce

que pour élaborer une forme d'une enveloppe de l'encombrement de cet objet physique dans son ou ses états de contraintes, on calcule une réunion géométrique de la forme de cet objet physique et de la forme de la déformée

sous contrainte de cet objet physique.

12 - Procédé de construction d'une pièce conçue selon le procédé de

l'une des revendications 1 à 11.