Outil logiciel pour la conception optimale de structures mécaniques

PROPOSITION DE POST-DOC 2007/2009
Outil logiciel pour la conception optimale de structures mécaniques et systèmes mécatroniques
Les guidages et pièces élastiques possèdent un potentiel immense dans les domaines de très haute précision, car
ils suppriment les inconvénients liés au frottement et au jeu. De façon générale, une structure flexible doit être
suffisamment souple pour se déformer, et suffisamment rigide pour transmettre une action mécanique. Le
compromis entre ces deux aspects dépend principalement de l’application.
Le CEA a développé un outil d’aide à la conception de structures déformables planes, de type treillis de poutres,
utilisant une méthode d’optimisation stochastique, de type algorithme évolutionnaire. Cet outil, développé sous
MatLab, permet de concevoir automatiquement des systèmes mécatroniques à base de mécanismes flexibles.
Ainsi, à un cahier des charges donné, le logiciel propose des conceptions optimales de structures, relativement à
un ou plusieurs critères mécaniques (et automatiques) définis par l’utilisateur. Les variables d’optimisation
concernées sont par exemple : la forme, les dimensions, le matériau (classique et/ou piézoélectrique), la position
des actionneurs, etc. Pour ce faire, les différents critères de performance (déplacements, forces, etc.) sont
évalués à l’aide d’un modèle aux éléments finis de la structure, développé spécifiquement et implémenté dans le
logiciel.
La recherche post-doctorale proposée aura plusieurs objectifs :
-
Mettre à jour et intégrer les différentes versions existantes du logiciel (obtenues par des développements
réalisés chronologiquement en parallèle, et pour des cas ciblés à portée restreinte)
Etudier à l’aide de benchmarks choisis les limitations actuelles du logiciel (incompatibilités de cas : multiactionneurs, multi-ddl, conditions limites, etc.), qui nuisent actuellement à la versatilité et à la souplesse
d’utilisation de la méthode
Prendre en charge la correction de problèmes de programmation pour permettre le bon fonctionnement du
logiciel, et élargir ses possibilités d’utilisation
Elaborer un ensemble de tests et de benchmarks permettant de valider rapidement chaque modification
de programmation, et chaque nouveauté implémentée dans le logiciel
Faire évoluer le logiciel actuel en y améliorant les critères mécaniques existants (contrainte de Von Mises,
charge critique de flambage), voire en y ajoutant de nouveaux critères d’optimisation
Apporter les aménagements logiciels nécessaires pour gagner en rapidité de convergence, voire adresser
une modélisation tridimensionnelle
Elaborer un guide d’utilisation du logiciel
Développer les fonctions périphériques permettant l’exportation de données pour le post-traitement à
l’aide de logiciels aux éléments finis et de CAO du commerce
Améliorer l’ergonomie de la fonction de visualisation des résultats (tracé de déformées, etc.)
Les résultats obtenus permettront de disposer d’un outil numérique efficace pour la conception préliminaire
optimale de systèmes mécaniques et mécatroniques. Le post-doctorant sera amené, à l’aide des développements
qu’il aura réalisés, à participer aux différents projets collaboratifs nationaux et internationaux du laboratoire. Ces
projets devront aboutir au prototypage des systèmes robotiques et microrobotiques flexibles, générés par
l’algorithme, pour des applications dans le domaine de la santé.
Lieu du stage
CEA, Centre de Fontenay-aux-Roses (92)
Durée
2 ans (1 an renouvelable 1 fois)
Moyens
moyens de calculs et de simulation
Profil souhaité
Thèse en mécanique ou mathématiques appliquées
Expérience en programmation (MatLab), modélisation, mécanique des structures et
méthode des éléments finis
Responsable
Christine ROTINAT-LIBERSA, Ingénieur Chercheur ([email protected])
Tél. : 01 46 54 72 65
CEA LIST, DTSI SRI LRM, Bât. 38.1
18 route du Panorama, BP6
92265 Fontenay aux Roses cedex
DTSI / SERVICE ROBOTIQUE INTERACTIVE