Decade Manuel de prise en main

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1 Decade 0.40 Manuel de prise en main Thomas Paviot 25 novembre 2005 Dernière modification : 2 mars 2006 thomas.paviot@free.fr Pendule double Decade 0.40 Prise en main

2 Avertissements Informations de licence Copyright Thomas PAVIOT. Permission est accordée de copier, distribuer et/ou modifier ce document selon les termes de la Licence de Documentation Libre GNU (GNU Free Documentation License), version 1.2 ou toute version ultérieure publiée par la Free Software Foundation ; sans Section variable, sans Textes de Quatrième de Couverture. Vous prendrez garde inclure les Textes et Images de Première de Couverture. Une copie de la présente licence, au format HTML, est incluse dans la distribution et accessible depuis le menu «démarrer» puis «Tous les programmes», «Decade» et «GNU FDL». Le texte complet de la licence peut également être lu sur Remarques concernant les logiciels de C.A.O. Ce manuel a été rédigé pour un mode de fonctionnement de Decade CATIA V5. L exemple qui suit concerne donc la simulation d un assemblage ouvert dans CATIA V5. Les utilisateurs de SolidWorks peuvent néanmoins utiliser ce manuel en l état, puisque l interface de Decade est indépendante du logiciel de C.A.O. utilisé. Les utilisateurs de SolidWorks trouveront le fichier à ouvrir dans le répertoire Program Files\Decade\0.00\samples\SolidWorks\Pendule_double Pour utiliser Decade en lien avec un logiciel de CAO, vous devez disposer de : SolidWorks 2003 ou supérieur Catia V5R14 ou supérieur Pendule double Decade 0.40 Prise en main

3 Introduction Decade est un logiciel de simulation dynamique des systèmes rigides articulés. C est un acronyme anglais pour «Dynamic Engine for Computer Aided DEsgin softwrae». Chacun des 4 mots signifiant de manière explicite : Simulation : des calculs de position, vitesse, accélération, efforts, sont effectués sur un modèle de système mécanique. Les résultats sont disponibles sous forme d animation des pièces, de courbe et de fichier CSV pour un transfert éventuel vers d autres programmes (GnuPlot, Excel etc.) Dynamique : le moteur de Decade résout les équations de Lagrange pour le modèle considéré. Systèmes rigides : on ne pourra étudier que les systèmes constitués de pièces dont on peut faire l hypothèse qu ils sont indéformables. Les pièces seront donc modélisées par des solides. Articulés : les solides sont liés des liaisons. Celles-ci peuvent être élémentaires (pivot, pivot glissant etc.) ou plus évoluées (liaison de contact, chocs etc.) Le programme peut être exécuté suivant deux modes de fonctionnement : En mode «SolidWorks» ou «CATIA V5» : Decade simule un modèle issu de l analyse d un assemblage réalisé à l aide des outils de CAO SolidWorks et CATIA V5. Le résultat peut être visualisé directement sous forme d animation dans ces deux logiciels. En mode «Autonome» : Decade est indépendant de tout logiciel tiers. Il faut alors entièrement paramétrer le modèle «à la main», en particulier tous les éléments inertiels et les positions/rotations initiales. Quels sont les points clés de Decade? Decade n est pas «intégré» à CATIA ou SolidWorks. C est un logiciel indépendant qui communique avec eux. L interface utilisateur est identique quel que soit le mode de fonctionnement choisi, ce qui est un plus pour qui travaille sur plusieurs logiciels de CAO. Decade peut fonctionner en mode autonome sans logiciel de CAO : il n est pas nécessaire d avoir une maquette numérique pour pouvoir simuler un modèle. Un simple schéma peut suffire. Il est prévu, dans une version future, de paramétrer totalement le modèle en mode autonome : par exemple, on pourra rentrer «L» comme valeur de longueur de bielle, et choisir un intervalle de variation de L pour étudier son influence sur les résultats. C est un logiciel libre. En conséquence, les élèves peuvent l installer sur leur ordinateur personnel pour pouvoir travailler. De plus, la disponibilité du code source garantit une pérennité au produit et la possibilité pour chacun de le modifier selon ses besoins (je pense en particulier à une adaptation dans une langue différente ou une reformulation de termes/phrases qui seraient jugés flous ou ambigus). Concernant les logiciels libres enfin, chacun peut participer au développement selon son envie, son temps disponible et ses compétences. Ce document vise une prise en main rapide du logiciel par l étude d un exemple simple livré dans la distribution : un pendule double. Pendule double Decade 0.40 Prise en main

4 1. Premier contact avec Decade 1.1 Lancement du logiciel : Lancer CATIA V5 Ouvrir le produit «Pendule_double.CATProduct» situé dans le répertoire Program Files\Decade\0.40\samples\CATIA_V5_R14\Pendule_double Lancer ensuite DecadeCATIA, soit en double-cliquant sur l icône DecadeCATIA sur le Bureau (fig.1), fig.1 Icône de lancement DecadeCATIA sur le bureau ou en allant dans le menu démarrer->tous les programmes->decade->0.40 (fig.2) fig.2 Decade dans le groupe Programmes Remarque : ce manuel de prise en main vise à construire le modèle complet pour le simuler. Vous pouvez néanmoins, si vous le souhaitez, ouvrir le modèle déjà défini. Pour cela, lancer DecadeCatia, et choisissez, depuis Decade «Ouvrir» puis «Pendule_double.Dec». Pendule double Decade 0.40 Prise en main

5 Vous devez alors avoir l écran suivant (fig.3) fig.3 Ecran après exécution de CATIA V5 et Decade Pendule double Decade 0.40 Prise en main

6 1.2 Premier contact avec la fenêtre principale de Decade La fenêtre principale de Decade est divisée en deux parties (fig.4) La partie supérieure contient l arbre de définition du modèle d étude. La partie inférieure donne accès aux commandes du modèle. Zone 1 : Menu et barre d outils Zone 2 : Arbre de définition du modèle d étude Zone 3 : Zone de commande composée de 2 onglets fig. 4 Fenêtre principale DecadeCATIA Pendule double Decade 0.40 Prise en main

7 Les 2 onglets de la Zone de commande Onglet «Simulation» Cet onglet permet de définir les paramètres de la simulation et de l exécuter. Vous pouvez au choix spécifier un pas de temps ou un nombre de positions. La case «Animer» permet de visualiser l animation dans le logiciel de CAO. Onglet «Historique» Une zone de texte sélectionnable, donne accès à toutes les opérations effectuées depuis le lancement de Decade. Ce texte donne une information chronologique et facilite ainsi la traçabilité de l évolution du modèle d étude. Pendule double Decade 0.40 Prise en main

8 2. Définition des solides et des liaisons 2.1 Création des solides La création des solides a été faite de manière automatique par Decade, à partir de l analyse du produit «Pendule_double». Trois solides ont été créés (fig.5) : Bati.1, Balancier.1 et Balancier.2 1 er solide 2 ème solide 3 ème solide fig.5 Trois solides créés 2 remarques : L instance «Bati.1» a été détectée comme étant fixe (par la contrainte Fixe.1). Le solide associé est donc défini comme bâti. C est pourquoi, dans l arbre de définition du modèle, l icône est attribuée au solide Bati.1 La couleur rouge des icônes est relative aux solides qui ne sont reliés à aucun autre 2.2 Création des liaisons Nous allons ensuite créer une liaison pivot entre les solides Bati.1 et Balancier.1 Pour créer une nouvelle liaison, il faut cliquer avec sur le bouton «Créer une liaisons» de la barre d outils. (fig.6) fig.6 Créer un nouvelle liaison La fenêtre suivante apparaît. Vous devez donner un nom à la liaison (ici «L1») puis choisir les deux solides liés («Bati.1» et «Balancier.1»). (fig.7) Pendule double Decade 0.40 Prise en main

9 fig.7 Fenêtre de création d une nouvelle liaison Dans cette fenêtre, l ordre dans lequel les deux solides sont choisis est sans importance. Cliquer alors sur «OK» une le choix effectué. L arbre de définition fait maintenant apparaître la liaison «L1 : Bati.1<->Balancier.1». L icône à côté de L1 indique que cette liaison ne fait pas partie d un cycle (liaison hors cycle). 2.3 Graphe de structure associé au modèle Au fur et à mesure de la création des liaisons, le nombre cyclomatique du graphe µ est calculé et affiché dans l arbre. Si le calcul de µ est négatif, l expression «Nan» est affichée dans l arbre. En cliquant, dans la barre d outils, sur le bouton, une fenêtre affichant le graphe des liaisons est affichée. Vous pouvez déplacer les différents cercles associés aux solides pour améliorer la visibilité du graphe (fig. 8) fig.8 Graphe des liaisons Pendule double Decade 0.40 Prise en main

10 2.3 Paramétrage de la liaison créée Une liaison vient d être créée. Rien ne préjuge pour l instant du type de liaison ni des paramètres. Il faut donc le spécifier. Pour ceci, il faut cliquer avec le bouton droit sur «L1» puis choisir «Paramétrer» (fig.9 et 10) fig.9 Paramétrer une liaison Ensuite, la fenêtre de paramétrage de la liaison s ouvre (fig.9). Choix du type de liaison Caractérisation géométrique de la liaison choisie Image représentant la liaison Utilisation des contraintes de CATIA V5 ou SolidWorks pour défini les caractères géométriques. fig.10 Fenêtre de paramétrage de la liaison L1 Parmi toutes les liaisons qui apparaissent lorsque vous cliquez sur la liste déroulante associée au type de liaison: Pivot Pivot glissant Glissière Rotule Sphérique à doigt Encastrement Pendule double Decade 0.40 Prise en main

11 Choisir une liaison pivot Dans un deuxième temps, définir l axe de la liaison pivot (un point et un vecteur). Cette opération est possible manuellement (en remplissant les champs correspondants) ou alors automatiquement, en demandant à Decade de convertir les contraintes d assemblage de CATIA en paramètres géométriques. Choisir cette deuxième solution. Si l opération est un succès, un feu vert apparaît sur le bouton (fig.11) fig.11 Traduction automatique des contraintes d assemblage du produit CATIA V5 Cliquer sur «OK». La liaison est totalement définie. 2.4 Création et paramétrage de la liaison L2 Répéter ensuite les mêmes opérations pour créer et paramétrer la liaison pivot entre le solide Balancier.1 et le solide Balancier.2 Pendule double Decade 0.40 Prise en main

12 3. Définition des paramètres d inertie Pour les simulations avec Decade, la pesanteur peut ou non être activée en fonction de l étude à mener (cinématique ou dynamique). Dans le cas du pendule double, sans pesanteur, pas de mouvement. L action mécanique de pesanteur est définie dans Decade comme étant un effort extérieur. Elle est calculée en fonction des paramètres de masse du solide et du vecteur champ de pesanteur. Les paramètres de masse du solide sont automatiquement calculés par Decade en fonction du volume de la pièce et du matériau spécifié dans CATIA. Pour y accéder, cliquer avec le bouton droit sur le solide considéré et choisir «Inertie» (fig.12) fig. 12Afficher les paramètres d inertie d un solide Dans la fenêtre qui suit, on peut consulter les paramètres de masse ou alors les modifier. (La modification des paramètres de masse est déconseillée quand on travaille avec DecadeCATIA) (fig.13) fig.13 Consulter ou modifier les paramètres d inertie Pendule double Decade 0.40 Prise en main

13 Cliquer avec le bouton droit sur la pomme, choisir «Définir la gravité» et vérifier qu elle est bien de 9.81m/s² suivant z (dans le repère global) (fig. 14) fig.14 Définition de l accélération du champ de pesanteur 4. Simulation et résultats 4.1 Définition des capteurs Decade fournit des résultats concernant les efforts dans les liaisons ainsi que les valeurs de position/vitesse/accélération pour les liaisons pivot et glissière. Nous voulons obtenir des informations concernant la vitesse de rotation des deux solides autour de leurs axes de rotation. Pour cela, nous allons ici mettre en place deux capteurs : Un capteur de vitesse sur la première liaison pivot (L1) Un capteur de vitesse sur la deuxième liaison pivot (L2) Cliquer avec le bouton droit sur le symbole de la liaison pivot L1 et choisir «Installer un capteur de vitesse» (fig.15). fig.15 Mise en place d un capteur de vitesse sur la liaisonl1 Dans l arbre de définition, sous l item «Capteurs», apparaît un élément «L1(Vitesse angulaire en rad/s)» (fig.16) fig.16 Le capteur est créé Pendule double Decade 0.40 Prise en main

14 4.2 Exécution de la simulation Le modèle est maintenant complètement défini. Il est possible de passer à la simulation. Activer l onglet «Simulation» dans la partie inférieure de la fenêtre principale (fig.17) Durée : temps total de la simulation en s. Pas : pas de temps de la simulation en s. Ce pas est égal au pas de calcul. Plus la valeur du pas de temps est petite, meilleure est la précision de la simulation. Si vous souhaitez voir l animation dans la fenêtre graphique de CATIA, vous devez activer la case «Animer». fig.17 Préparation de la simulation Lancer alors la simulation en cliquant sur le bouton. Vous pouvez suspendre la simulation en cours en cliquant sur ou l interrompre en cliquant sur. Le mécanisme s anime dans la fenêtre CATIA V5. Pendule double Decade 0.40 Prise en main

15 4.2 Visualisation des résultats En fin de simulation, une fenêtre d information s ouvre (fig.18) : fig.18 Simulation terminée La fenêtre d affichage des résultats sous forme de courbe s affiche automatiquement (fig.19). fig.19 Les résultats sous forme de courbe Pendule double Decade 0.40 Prise en main

16 Au bas de cette fenêtre, plusieurs outils vous permettent de : revenir à l affichage initial déplacer les courbes dans le plan du tracé faire un zoom sur une portion de courbe accéder aux paramètres graphiques de la fenêtre de visualisation des courbes enregistrer la courbe dans un format graphique (PS, EPS, SVG, PNG, BMP) pour l insérer dans un rapport. A tout moment, vous pouvez ouvrir cette fenêtre en cliquant sur l icône de l onglet «Simulation». Il est également possible d accéder aux résultats sous forme de tableau en cliquant sur l onglet «Tableau» (fig.20). Comme dans un tableur, il est possible de régler la hauteur/largeur des lignes/colonnes. fig.20 Visualisation des résultats sous forme de tableau Pendule double Decade 0.40 Prise en main

17 Il est possible d exporter les résultats de la simulation dans un fichier au format CSV (Coma Separated Value) pour l importer dans un tableur. Pour cela, cliquer avec le bouton droit sur n importe quelle cellule du tableau précédent, puis choisir «Exporter au format CSV» (fig.21) Note : le séparateur est le point virgule ; 5. Conclusion fig. 21 Export des résultats dans un fichier au format CSV Cet exemple simple vous a permis de prendre en main le logiciel. Vous pouvez bien sûr aller plus loin et simuler d autres maquettes numériques pour tester l outil. Dans le répertoire «samples», des exemples sont disponibles. Vous pouvez les ouvrir en choisissant «Ouvrir un modèle» puis en choisissant le fichier souhaité. Je vous invite à signaler tout problème dans son utilisation, ou tout comportement que vous estimez anormal. Pendule double Decade 0.40 Prise en main