22 Octobre – Soutenance Thèse Giulio Costa
10 h30 Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers, Esplanade des Arts et Métiers, 33400 Talence, Bâtiment R, Amphi B
Sujet : Méthodologies de Conception et d’Optimisation de Structures obtenues par Additive Layer Manufacturing
Dirigés par M. Jérôme PAILHES et M. Marco MONTEMURRO
Membres du jury:
M. Grégoire ALLAIRE | PU, CMAP, UMR CNRS 7641, Ecole Polytechnique | Rapporteur |
M. Alberto PIRRERA | Senior Lecturer, ACCIS, University of Bristol | Rapporteur |
M. Paolo VANNUCCI | PU, LMV, UMR 8100, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines | Examinateur |
M. Philippe VERON | PU, LSIS, UMR CNRS 7296, Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers | Examinateur |
M. Frédéric VIGNAT | MCF HDR, G-SCOP, UMR CNRS 5272, Grenoble INP | Examinateur |
M. Stéven ROBIDOU | Ingénieur Bureau d’Etudes, Design-Methods JOSE46, Ariane Group | Invité |
Résumé:
Le développement récent des technologies de fabrication additive par couches (Additive Layer Manufacturing) a généré de nouvelles opportunités en termes de conception. Généralement, une étape d'optimisation topologique est réalisée pour les structures ALM. Cette tâche est aujourd'hui facilitée par des progiciels commerciaux, comme Altair OptiStruct. Néanmoins, la liberté accordée par l’ALM est seulement apparente et des problèmes majeurs empêchent une exploitation complète et généralisée de cette technologie. La première lacune importante provient de l'intégration directe du résultat d'un calcul d’optimisation topologique dans un environnement CAO approprié. Quoi qu'il en soit, la frontière de la géométrie optimisée n'est pas décrite par une entité géométrique mais par éléments finis. Par conséquent la topologie résultante n'est pas compatible avec les logiciels de CAO qui constituent l'environnement naturel du concepteur. Une phase de reconstruction CAO longue est nécessaire et le concepteur est obligé de prendre une quantité considérable de décisions arbitraires. Souvent la topologie CAO compatible résultante ne répond plus aux contraintes d'optimisation. La deuxième restriction majeure est liée aux exigences technologiques spécifiques à l’ALM qui doivent être intégrées directement dans la formulation du problème d'optimisation. Cette thèse propose une méthodologie générale pour résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un algorithme d’optimisation topologique innovant a été développé: il vise à fournir une description de la topologie basée sur des entités NURBS et B-Spline purement géométriques, qui sont nativement CAO compatibles. Dans ce cadre, les analyses éléments finis sont utilisées uniquement pour évaluer les réponses physiques du problème étudié.
L'utilisation d'entités NURBS dans la formulation de l’optimisation topologique accélère considérablement la phase de reconstruction CAO pour les structures 2D et présente un grand potentiel pour les problèmes 3D. En outre, il est prouvé que les contraintes géométriques (même celles qui ne sont pas disponibles dans les outils commerciaux) peuvent être efficacement et systématiquement traitées au moyen de l'approche proposée. La robustesse de la méthodologie proposée a été testée en prenant en compte différentes grandeurs mécaniques, telles que la rigidité, les charges de flambement et les fréquences naturelles liées aux modes de vibration. Enfin, malgré la nature intrinsèque de l'algorithme d’optimisation topologique basé sur les NURBS, certains outils ont été développés pour déterminer automatiquement le contour des pièces 2D sous forme de courbe et sous forme de surface dans le cadre 3D.
