Conception/validation attelage mobile VCRi

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1 MCE-5 DEVELOPMENT SA Conception/validation attelage mobile VCRi Mov eo - DAS CTGE Atelier simulation numérique pour les GMP Vincent Collée Frédéric Dubois Dr. Mathieu Duchemin DAS CTGE

2 MCE-5 DEVELOPMENT Vision et modèle opérationnel Une mission Transférer à l écosystème automobile des innovations visant à réduire l empreinte environnementale de la mobilité Quatre métiers FINANCER IDENTIFIER RECHERCHE DEVELOPPER VENDRE INDUSTRIE QUALIFIER Innovation Invention Concept Technologie Produit Méthodes Droits d exploitation de PI Savoir-faire transférable Services DAS CTGE

3 MCE-5 DEVELOPMENT Vision et modèle opérationnel Une mission Transférer à l écosystème automobile des innovations visant à réduire l empreinte environnementale de la mobilité Quatre métiers FINANCER IDENTIFIER RECHERCHE DEVELOPPER VENDRE INDUSTRIE QUALIFIER Innovation Invention Concept Technologie Produit Méthodes Droits d exploitation de PI Savoir-faire transférable Services DAS CTGE

4 MCE-5 DEVELOPMENT s appuient sur un plan de développement global Produit/Méthodes Domaine et stratégie d application Spécifications et critères génériques AMDEC Système Guides de conception AMDEC Produit AFB et faisabilité Spécifications système Développement Techno TRL 1-5 / Produit TRL 5-7 Conception architecture Plans de validation numériques et physiques Test soussystème Test système Recette Protocoles de validation Guides et protocoles de dimensionnement Conception Détaillée Test composants Fabrication Guides procédés AMDEC Processus Développement Méthodes / KH DAS CTGE

5 MCE-5 DEVELOPMENT qui requiert l emploi extensif / intensif de la simulation numérique Domaine et stratégie d application Spécifications et critères génériques AMDEC système Guides de conception AMDEC Produit AFB et faisabilité Spécifications système Développement Techno TRL 1-5 / Produit TRL 5-7 Conception architecture Plans de validation numériques et physiques Test soussystème Test système Recette Protocoles de validation Guides et protocoles de dimensionnement Conception Détaillée Test composants Fabrication Guides procédés AMDEC Process Simulation numérique Développement Méthodes / KH DAS CTGE

6 MCE-5 DEVELOPMENT dans des domaines d application nombreux et variés Thermodynamique, CFD, multi-physique Contrôle-commande, essais, calibration Conception, pré-dimensionnement Fatigue, durée de vie Optimisation topologique, structures DAS CTGE

7 ROUE VCRi Cycle de développement composant Guided piston Pf2 Tranducer Pf1 Cf4 Cf1 Specifications Cf2 Environment Pf3 Pf5 Cf3 Control Piston Oil AFB et faisabilité Recette Connecting rod Pf4 Cylinder case AFB - CdC Cylinder Head valves seat Charges dimensionnantes Spécifications système Pré-dimensionnement Attelage mobile Conception architecture Test soussystème Test système Validation banc moteur Dimensionnement composants Conception Détaillée Test composants Validation banc d organe Fabrication Prototype représentatif Outillages et procédés TRL 1-3 TRL 5-7 DAS CTGE

8 ROUE VCRi calcul des charges dimensionnantes Alésage Course Plage de taux Masses Pression cylindre / Cas de charge Modèle multi-physique 0D (mécanique, hydraulique) Efforts instantanés Pressions instantanées DAS CTGE

9 ROUE VCRi pré-dimensionnement Efforts locaux Dimensions générales Module denture Modèle statique linéaire Contraintes Durée de vie Déformations Raideurs DAS CTGE

10 ROUE VCRi dimensionnement Efforts Dimensions générales Contraintes procédés Contraintes industrielles Dimensions locales Cotation Tolérancement Modèle statique non-linéaire, fatigue Contraintes Durée de vie Pressions et contacts Corrections de dentures Profils de trous d axe Modèle de tolérancement 3D Dimensionnel Géométrique DAS CTGE

11 ROUE VCRi prototypes, outillages et procédés représentatifs FORGEAGE ½ ROUE EBAUCHE ½ ROUE SOUDAGE DEMI-FINITION TRAITEMENT THERMIQUE FINITION ROUE ASSEMBLAGE PISTES + FINITION + 1. Forgeage bruts ½ roue 2. Ébauche ½ roue 3. Soudage (FE) DAS CTGE

12 ROUE VCRi prototypes, outillages et procédés représentatifs FORGEAGE ½ ROUE EBAUCHE ½ ROUE SOUDAGE DEMI-FINITION TRAITEMENT THERMIQUE FINITION ROUE ASSEMBLAGE PISTES + FINITION 4. Demi-finition roue 5. Traitement thermique 6. Finition roue 7. Assemblage pistes et finition DAS CTGE

13 ROUE VCRi validation sur bancs d organes spécifique Prototype composant représentatif Validation Durée de vie composant Comportement matériau Modèles numériques matériaux, TS, TTH Modèle EF dédié Banc, outillage, composant Modèle composant «tel que fabriqué» Bancs d organes dédiés Exemple: staircase sur 20 dents DAS CTGE

14 ROUE VCRi validation sur banc moteur Moteur complet mono/multi Prototype composant représentatif Validation Fonctionnalités composant Durée de vie composant Modèles numériques calculs d efforts Protocoles et essais moteurs Protocoles dédiés composant (endurance, fonctionnalité) Protocole(s) clients Mise au point et calibration DAS CTGE

15 MÉTHODES Les technologies nouvelles requièrent des protocoles spécifiques Concept nouveau Problèmes nouveaux Analyse de cause Usure Piqûres Comportement spécifique Transferts de charge et guidage Raideurs Sens de rotation alternatif Cause probable Interférence entre fond denture roue et sommet de denture crémaillère détectée par analyse explicite 3D complète (30h) Règle et outils standards de conception de denture non adaptés Nécessité de développer une méthodologie spécifique de conception DAS CTGE

16 MÉTHODES développés sur la base de plans d expérience numériques Corrections de profils Plan d expérience numérique Éléments finis 2D suffisants (développante uniquement) 4 Paramètres de correction Matrice de corrélation (factoriel complet) Développante Portée Temps de calcul < 2mn Maillage très précis <0,1 mm Génération géométrie et maillage automatique Bonne corrélation avec modèle 3D 4 critères d optimisation Pression de contact Contrainte pied de dent Chocs haute et basse charges Analyse des influences et résultats Pression de contact et contraintes corrections de profils Chocs dégagements de denture Corrections paraboliques de profil nécessaires sur les 2 dentures Règles de correction pour limiter fatigue et chocs DAS CTGE

17 MÉTHODES mis au point sur modèles numériques complets 2 modèles EF 3D (Développante et portée) Optimisation du contact Côté combustion Côté Commande Denture initiale Répartition quasi optimale côté combustion, mauvaise répartition côté commande Pression de contact max. > 3 GPa Un modèle par crémaillère raideurs représentatives Maillage très fin des dentures contacts représentatifs Génération mathématique géométrie et maillage dentures profils représentatifs Corrections indépendantes pour chaque crémaillère produit représentatif Denture optimisée Répartition quasi optimale des deux côtés Pression de contact max. < 2,5 GPa DAS CTGE

18 MÉTHODES et validés par essais physiques ciblés Simulation Validation protocole Essais fonctionnels préliminaires Nouvelles règles de conception et de dimensionnement validées Identification problèmes potentiels, analyse de causes Essai Plan d expérience complet sur modèle simplifié Règles de conception & dimensionnement des corrections de dentures Corrélation Optimisation sur modèle complet Réduction significative des pressions de contact Validation physique Endurance 400 heures sur moteur sans trace d usure ou de piqûre DAS CTGE

19 MÉTHODES Méthodologies et protocoles ont une valeur économique à part entière Plan de développement et de validation global Produit Procédés Méthodes et outils Savoir-faire Structuré Validé Documenté Contribution essentielle de la simulation numérique DAS CTGE

20 MÉTHODES et constituent un savoir-faire exploitable et transmissible FINANCER IDENTIFIER RECHERCHE DEVELOPPER VENDRE INDUSTRIE QUALIFIER Innovation Invention Concept Technologie Produit Méthodes Droits d exploitation de PI Savoir-faire transférable Services DAS CTGE

21 Nous vous remercions pour votre attention DAS CTGE