Analyse fonctionnelle : Méthode permettant d'identifier et de décrire les fonctions d'un système en réponse à des besoins.
- Identifier les besoins du système
- Déterminer les fonctions principales
- Spécifier les contraintes fonctionnelles
- Hiérarchiser les fonctions par importance
- Établir les diagrammes fonctionnels
- Valider la complétude de l'analyse
Système de Suspension Automobile - Analyse
- Transfert charges
- Stabilisation
- Ressortissement
- Répartition charges
• Maintenir le contact pneu-route
• Assurer la stabilité du véhicule
• Améliorer le confort des passagers
• Transmettre les efforts entre roue et châssis
• Longévité dans des conditions variées
• Poids minimal pour réduire la masse non suspendue
• Fiabilité dans des environnements corrosifs
• Facilité d'entretien et de remplacement
Déterminer les exigences fonctionnelles : confort, sécurité, stabilité.
Identifier les sous-fonctions : absorption, isolation, guidage.
Représenter les échanges d'énergie, de matière et d'information.
Suspension analysée avec fonctions d'absorption, isolation et stabilisation, soumise aux contraintes de durabilité et de poids.
• Complétude : Toutes les fonctions doivent être identifiées
• Hiérarchie : Classer les fonctions par importance
• Précision : Chaque fonction doit être clairement spécifiée
Conception Assistée par Ordinateur (CAO) : Utilisation de logiciels pour créer des modèles numériques 3D d'un système.
- Étudier le système réel et ses composants
- Relever les dimensions et caractéristiques géométriques
- Créer les formes primitives de base
- Appliquer les opérations de modification
- Assembler les pièces dans un ensemble
- Valider la géométrie et les contraintes d'assemblage
Robot Manipulateur - Modélisation CAO
- Moteur rotation
- Rotation: ±90°
- Rotation: ±45°
- Prise d'objet
• Création des formes primitives (cube, cylindre)
• Opérations booléennes (union, soustraction)
• Assemblage des pièces avec contraintes
• Simulation des mouvements articulés
• Vérification des interférences
• Bras 1: Longueur 300mm, Diamètre 50mm
• Bras 2: Longueur 250mm, Diamètre 40mm
• Pince: Largeur 100mm, Ouverture 50mm
• Matériau: Aluminium (ρ = 2700 kg/m³)
Prendre les mesures précises de chaque composant du robot.
Modéliser chaque composant en 3D avec les dimensions réelles.
Assembler les pièces en respectant les liaisons réelles.
Modèle CAO complet du robot manipulateur avec 4 composants assemblés et contraintes cinématiques.
• Précision : Respecter les dimensions réelles du système
• Exactitude : Modéliser fidèlement les formes géométriques
• Assemblage : Respecter les contraintes d'articulation
Validation expérimentale : Vérification des performances d'un système réel par des mesures et tests.
- Définir les grandeurs à mesurer
- Choisir les instruments de mesure appropriés
- Établir le protocole expérimental
- Effectuer les mesures dans des conditions contrôlées
- Acquérir et traiter les données
- Comparer avec les modèles théoriques
Moteur Électrique - Validation Expérimentale
| Grandeur mesurée | Valeur nominale | Valeur mesurée | Écart (%) | Conclusion |
|---|---|---|---|---|
| Vitesse de rotation | 3000 tr/min | 2985 tr/min | +0.5% | Conforme |
| Couple nominal | 5 N.m | 4.8 N.m | -4.0% | Acceptable |
| Puissance absorbée | 1500 W | 1520 W | +1.3% | Conforme |
| Rendement | 85% | 83% | -2.4% | Conforme |
| Température | 60°C | 58°C | -3.3% | Conforme |
- Vitesse: 3000 rpm
- Couple: 5 N.m
- Tension: 230V
- Précision: ±0.1%
- Plage: 0-10 N.m
- Précision: ±0.5%
• Couple moteur (N.m)
• Puissance absorbée (W)
• Rendement (%)
• Température (°C)
• Courant consommé (A)
• Dynamomètre pour le couple
• Wattmètre pour la puissance
• Thermocouple pour la température
• Multimètre pour tension/courant
• Oscilloscope pour signaux
Identifier les paramètres clés à mesurer pour valider le modèle.
Sélectionner des capteurs avec précision adaptée aux mesures.
Établir les conditions de test et les points de mesure.
Effectuer les mesures dans des conditions contrôlées.
Validation expérimentale réussie avec des écarts inférieurs à 5% par rapport aux valeurs nominales.
• Précision : Utiliser des instruments calibrés et précis
• Reproductibilité : Répéter les mesures pour valider les résultats
• Conditions : Contrôler les paramètres environnementaux
Documentation technique : Ensemble des documents décrivant les caractéristiques, le fonctionnement et les spécifications d'un système.
- Identifier les composants du système
- Relever les caractéristiques techniques
- Élaborer les schémas et plans
- Rédiger les notices techniques
- Créer les manuels d'utilisation
- Établir les fiches de maintenance
Système de Freinage - Documentation Technique
| Composant | Fonction | Caractéristiques | Matériau | Normes |
|---|---|---|---|---|
| Disque de frein | Surface de friction | Ø300mm, ép.25mm | Acier allié | ISO 2685 |
| Plaquette | Frottement | 140×55×12mm | Composite céramique | ECE R90 |
| Étrier | Guidage plaquettes | Aluminium moulé | Alliage A356 | SAE J2430 |
| Ligne hydraulique | Transfert pression | Ø10mm, 150 bar | Acier inox | FMVSS 106 |
| Maître-cylindre | Génération pression | Ø25mm, 1:1 ratio | Fonte grise | ISO 9003 |
- Ø300mm, ép.25mm
- Surface: Usinée
- Dimensions: 140×55×12mm
- Guidage double piston
- Fixation: 4 points
- Pression max: 150 bar
- Flexible: Téflon
• Nomenclature des composants
• Caractéristiques techniques
• Instructions d'installation
• Procédures de maintenance
• Plans de montage
• ECE R90 : Plaquettes de frein
• SAE J2430 : Étriers de frein
• FMVSS 106 : Systèmes hydrauliques
• ISO 9003 : Maître-cylindre
• CE Marking : Conformité européenne
Relever la liste complète des éléments constitutifs du système.
Déterminer les propriétés techniques de chaque composant.
Appliquer les normes applicables à chaque composant.
Élaborer les plans, notices et manuels techniques.
Documentation complète du système de freinage avec plans, caractéristiques techniques et normes applicables.
• Clarté : Les documents doivent être compréhensibles
• Précision : Les dimensions et caractéristiques doivent être exactes
• Normes : Respecter les normes applicables dans la documentation
Analyse des contraintes : Étude des forces et des déformations dans un système structurel soumis à des charges.
- Identifier les charges appliquées
- Modéliser la structure
- Appliquer les lois de la mécanique
- Calculer les contraintes internes
- Évaluer la sécurité structurelle
- Proposer des améliorations si nécessaire
Pont Suspendu - Analyse des Contraintes
| Élément | Charge (kN) | Contrainte (MPa) | Sécurité | Matériau |
|---|---|---|---|---|
| Câble principal | 2500 | 450 | 2.2 | Acier haute résistance |
| Suspente | 150 | 320 | 3.1 | Acier galvanisé |
| Tablier | 800 | 120 | 4.0 | Acier structural |
| Pylône | 3500 | 180 | 2.8 | Béton armé |
| Fondation | 12000 | 0.8 | 5.0 | Béton massif |
• Compression : Dans les pylônes (σ = 180 MPa)
• Flexion : Dans le tablier (σ = 120 MPa)
• Cisaillement : Dans les assemblages
• Flambage : Risque dans les piliers
• Méthode des éléments finis (MEF)
• Analyse modale
• Simulation numérique
• Essais en laboratoire
• Mesures in situ
Déterminer les charges permanentes et variables appliquées au pont.
Créer un modèle mathématique représentant la géométrie et les propriétés.
Appliquer les lois de la mécanique pour déterminer les contraintes internes.
Calculer les coefficients de sécurité par rapport aux limites admissibles.
Contraintes calculées dans chaque élément du pont avec coefficients de sécurité adéquats (CS > 2.0).
• Sécurité : Tous les coefficients doivent être supérieurs à 2.0
• Matériaux : Choisir des matériaux adaptés aux contraintes
• Normes : Respecter les normes de construction des ponts
- Analyse fonctionnelle : Identification des fonctions du système
- Modélisation CAO : Création de modèles numériques 3D
- Simulation numérique : Validation par calcul
- Essais expérimentaux : Mesures sur le système réel
- Documentation technique : Rédaction des spécifications
- La modélisation doit représenter fidèlement le système réel
- Les mesures expérimentales doivent être reproductibles
- La documentation doit être claire et complète
- Les résultats doivent être validés par des normes ou des théories
- Fonction : Ce que le système doit faire
- Structure : Comment le système est construit
- Comportement : Comment le système réagit aux sollicitations
- Performance : Efficacité du système
- Fiabilité : Capacité à fonctionner sans défaillance
