80-00-087--B_FR ion Par Elements Finis de Colonne de

FASCICULE DE DOCUMENTATION

Normalisation Renault Automobiles

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MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS DE COLONNE DE

DIRECTION ET REDACTION DU RAPPORT DE CALCUL

RE-DS / Service 67250 Section Normes et Cahiers des Charges

RENAULT 80 - 00 - 087 / - - B

© RENAULT 2009 Page 2/23

Ce document forme un tout ; ses éléments ne doivent pas être dissociés. © RENAULT 2009. Reproduction interdite sans l’accord du service éditeur. Communication interdite sans l’accord de RENAULT. CREATION Juillet 2003 - - - Cette édition est issue du projet NC 2003 0307 / - - A.

MODIFICATION Septembre 2005 - - A Mise à jour complète

Prise en compte d’un modèle 3D de calcul crash par éléments finis

Avril 2009 - - B Mise à jour des items modélisation

En accord avec le service DIEC 65430

Cette édition est issue du projet NC 2009 0278 / - - -

DOCUMENTS CITES Normes : 01-40-006.

Cahiers des charges : 31-05-943, 31-05-981.

Procédures d'essai : 31-05-929.

Règlements ECE : 18.

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SOMMAIRE

Page

1. OBJET 5

2. MODELE 5

2.1. UTILISATION DES MODELES DE CALCUL PAR ELEMENTS FINI S 5

2.2. REPRESENTATIVITE DU MODELE ET ENGAGEMENT DU FOURNIS SEUR 6

2.2.1. Représentativité et corrélation des modèles MEF 6

2.2.2. Recalage du modèle 6

2.3. LIVRAISONS DES MODELES DE CALCULS PAR ELEMENTS FINI S 7

2.3.1. Jalons de livraison 7

2.3.2. Acceptation des modèles livrés 7

2.4. CARACTERISTIQUES DES MAILLAGES DE LA COLONNE DE DIR ECTION 8

2.4.1. Format des données 8

2.4.2. Modélisation de la colonne de direction 8

2.4.3. Sorties attendues du calcul d’analyse modale 13

3. RAPPORT DE CALCUL A RENSEIGNER PAR LE FOURNISSEUR A CHAQUE LIVRAISON DE MODELE 14

3.1. REFERENCES 14

3.2. ACTUALITE DU MAILLAGE 15

3.2.1. Dans le cas d’une évolution du maillage seul (sans modification de la solution technique) 15

3.2.2. Dans le cas d’une évolution de définition technique 15

3.2.3. Dans le cas d’une autre hypothèse de définition tec hnique 15

3.3. DESCRIPTION DE LA COLONNE DE DIRECTION MODELISEE 16

3.3.1. Descriptif produit de la solution 16

3.3.2. Descriptif technique de la solution 16

3.3.3. Rappel du cahier des charges des fréquences propres 17

3.4. CALCUL ET MODELISATION 18

3.4.1. Géométrie 18

3.4.2. Maillage 19

3.4.3. Vues du maillage 20

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SOMMAIRE (suite)

Page (suite)

3.4.4. Liaisons 20

3.4.5. Conditions aux limites 20

3.4.6. Loi matériaux 21

3.4.7. Type de calcul 21

3.4.8. Méthodologie du calcul 21

3.5. NOMENCLATURE PIECE 22

3.5.1. Tableau de synthèse 22

3.5.2. Vues des pièces 22

3.6. RESULTATS DU CALCUL D’ANALYSE MODALE 22

3.6.1. Résultat avant recalage 22

3.6.2. Résultat après recalage (si recalage) 23

3.6.3. Analyse et commentaires 23

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1. OBJET

Ce document définit les exigences de la Direction de l'Ingénierie des Equipements des Systèmes Châssis (DIESC) sur les modèles de calcul par éléments finis de colonne de direction, livrés par les Fournisseurs de colonne de direction. Chaque modèle livré doit faire l'objet d'un rapport de calcul dont le contenu et la forme doit correspondre à celui proposé dans le présent document.

Chaque Fournisseur est tenu de livrer des modèles de colonne de direction aux différents jalons d'étude définis par le projet. Tout modèle ne respectant pas les présentes exigences ou ne faisant pas l'objet d'un rapport de calcul ou dont le rapport de calcul est jugé insuffisant par les services de calcul RENAULT sera refusé et le Fournisseur sera tenu de revoir les éléments jugés insuffisants afin de livrer un modèle et un rapport satisfaisants.

Ce document a été rédigé dans le respect de la norme 01-40-006 "Contenu des rapports de calculs de structures Fournisseurs".

2. MODELE

2.1. UTILISATION DES MODELES DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS

Les modèles de calcul par éléments finis de colonne de direction sont utilisés pour les calculs suivants :

- Calculs d’analyse modale pour la prestation vibration volant :

. Calcul de la colonne fixée sur un marbre rigide.

. Calcul de la colonne fixée sur la traverse du poste de conduite.

- Calculs de synthèse vibratoire cockpit.

- Calcul de synthèse acoustique du véhicule complet

- Calculs de tenue statique de la traverse du poste de conduite

- Calculs de choc sur les membres inférieurs du conducteur en crash (empilage des coquilles sur la colonne de direction)

- Calculs de synthèse crash en choc frontal.

Ils sont ainsi utilisés pour des assemblages : intégration des modèles de colonne dans de nombreux modèles de synthèse au sein des directions suivantes :

♦ DIV / DIEC / 65430/ UET ACV

♦ DAPP / DPC / 64866

♦ DAPP / DPC / 64814

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2.2. REPRESENTATIVITE DU MODELE ET ENGAGEMENT DU FO URNISSEUR

2.2.1. Représentativité et corrélation des modèles MEF

Tout modèle de calculs par éléments finis doit correspondre à une solution d'étude définie et identifiée (par une référence GDG), donc à un modèle "CAO Catia" et à une définition technique, validée par RENAULT.

Bilan des sorties de la modélisation sur lesquels le Fournisseur doit assurer une représentativité :

Nature du modèle

Caractéristiques Calcul nécessitant la représentativité de cette caractéristique

Vibratoire Fréquence de résonance du 1er et du 2eme mode propre de flexion mesuré sur marbre rigide

Analyse modale de la colonne sur marbre, sur traverse.

Vibratoire Déformée modale du 1er et du 2eme mode propre de flexion mesuré sur marbre rigide

A défaut, la direction principale des déformées modales du point A pour ces deux modes.

Analyse modale de la colonne sur traverse.

Vibratoire Masse totale, centre de gravité et inertie du système

Analyse modale de la colonne sur traverse, dimensionnement de la traverse en statique, en crash.

Crash Volume, Module d'Young et raideur de toutes les pièces du système ( poignée, moteur, connecteurs, arbre intermédiaire…)

Calcul de choc genoux et choc de synthèse

Le modèle de calcul étant utilisé pour le dimensionnement des éléments supportant la colonne de direction (traverse du poste de conduite, caisse, etc.), celui-ci tient lieu d'engagement de la part du Fournisseur sur les sorties de ce calcul .

Cela signifie que le Fournisseur doit faire apparaître les trois premiers modes (au cas où l’un des deux premiers modes serait un mode local) et s'engage sur le fait que les deux premiers modes propres issus du calcul (fréquence et orientation) correspondent bien aux deux premiers modes propres de la pièce physique mesurée sur un marbre rigide. Ces modes (par calcul et par mesure) doivent répondre aux valeurs spécifiées au cahier des charges 31-05-943 ou 31-05-981.

Les risques d'écart du résultat du calcul par rapport au comportement physique de la pièce doivent être évalués par le Fournisseur. Le Fournisseur s’engage à mettre en place les plans d’actions nécessaires pour permettre de réduire ces écarts.

Le modèle de calcul doit donc être corrélé, soit par des mesures physiques, soit grâce à l'application d'une méthodologie de modélisation propre au Fournisseur.

2.2.2. Recalage du modèle

Dans le cas où les résultats du calcul d'analyse modale de la colonne de direction sur marbre rigide sont éloignés du cahier des charges (soit en dessous du CDC nécessitant une amélioration soit au dessus autorisant une optimisation), le Fournisseur doit proposer, en plus du modèle représentatif, un modèle "recalé" sur les exigences du cahier des charges. Deux modèles de calcul sont donc livrés.

Le but de ce recalage est de permettre à la DIEC de faire des calculs de structure de traverse avec, en hypothèse, les performances contractuelles de la colonne, c’est à dire celle du cahier des charges.

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Attention, ce recalage ne doit pas modifier les sorties nécessaires au calcul d'analyse modale et de synthèse vibratoire. Les artifices numériques utilisés par le Fournisseur pour recaler le modèle sur le cahier des charges doivent être clairement explicités dans le rapport de calcul.

Le Fournisseur doit en parallèle définir les plans d’action à mettre en place afin d’atteindre le cahier des charges dans un cas, ou afin d'optimiser le système dans l'autre cas.

2.3. LIVRAISONS DES MODELES DE CALCULS PAR ELEMENTS FINIS

2.3.1. Jalons de livraison

Un modèle de calcul par éléments finis de la colonne de direction doit être fourni 6 semaines avant chaque jalon de développement du projet, afin de figer les définitions. Ce sont ces modèles jalons qui sont pris en référence. Les dates de livraison seront précisées dans le cahier des charges projet.

De plus, un modèle de calcul par éléments finis doit être remis 2 semaines après chaque jalon afin de prendre en compte les évolutions apportées depuis la livraison du modèle de référence. Les dates de livraison seront précisées dans le cahier des charges projet.

Remarque : au moment de la RFQ (Consultation Fournisseur) un premier modèle devra être fournis. Il pourra s’agir d’un modèle de colonne existant (autre projet) proche en termes d’hypothèses et de caractéristiques.

Pour les jalons contrat, DMDR4 et PSW, les résultats des modèles par éléments finis devront être corrélés par les résultats d’essais menés sur des prototypes représentatifs de la colonne de direction. Ces essais seront réalisés par le Fournisseur suivant la procédure d’essai 31-05-929. Pour chaque évolution majeure de la définition technique, des hypothèses ou de la modélisation, des modèles "intermédiaires" pourront être demandés par le Bureau d’Etudes RENAULT du projet concerné.

2.3.2. Acceptation des modèles livrés

Toute livraison de modèle de calculs par éléments finis doit être accompagnée d'un rapport de calcul rédigé selon la trame proposée dans la deuxième partie du présent document. Toutes les informations exigées dans la présente trame doivent apparaître dans le rapport.

Ce rapport de calcul doit être livré en format numérique : fichier "acrobat reader 5.0 (*.pdf)". Les noms de rapports devront être explicites et faire l’objet d’un référencement unique afin d'être archivés dans la base de données RENAULT.

Le modèle et le rapport seront analysés par les Services "Calculs" de RENAULT. L'acceptation du modèle n'est effective que si :

- la solution modélisée correspond à un modèle numérique "catia" qui a été approuvé par RENAULT,

- le rapport est complet et répond bien aux exigences du présent document,

- le modèle répond bien aux exigences du présent document,

- la modélisation de la colonne est satisfaisante : c'est-à-dire que la méthodologie utilisée pour la modélisation et les corrélations effectuées donnent la confiance attendue sur les résultats du calcul,

- le Fournisseur s'engage sur les résultats et sur les risques de dérive vis-à-vis de ces résultats.

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2.4. CARACTERISTIQUES DES MAILLAGES DE LA COLONNE D E DIRECTION

2.4.1. Format des données

Type de données Format Version Extension

Modèle 3D volumique Catia V5 V5

*.catpart

*.catproduct

Modèle 3D de calcul vibratoire par éléments finis

Nastran 2007R1

*.dat

*.f06

Modèle 3D de calcul crash par éléments finis

Pamcrash 2008

*.pc

Pour les modèles vibratoires NASTRAN le paramètre K6ROT doit être utilisé et doit être égal à 0,0.

Les informations des modèles de calculs doivent êtr e données dans les unités ci-dessous :

- unités pour le calcul vibratoire : mm/s/ton/N/MPa,

- unités pour le calcul de crash : mm/ms/g/N/MPa.

2.4.2. Modélisation de la colonne de direction

2.4.2.1. Géométrie

Le modèle de la colonne doit être représenté dans le repère véhicule. OUI

Pour les modèles vibratoires :

Si la colonne est réglable, le modèle doit la représenter dans la position la plus défavorable, les points A et B doivent être représentés dans la position :

- colonne simple réglage : position basse,

- colonne double réglage : position tirée basse.

Un modèle de la colonne de direction en position nominale de réglage peut être demandé.

OUI

Pour les modèles crash :

Si la colonne est réglable, le modèle doit la représenter dans la position nominale avec l’arbre intermédiaire, en tenant compte des efforts de rétraction.

Un modèle de la colonne de direction en position de réglage tirée haute peut être demandé.

OUI

Il est rappelé que les dimensions caractéristiques et les volumes des pièces doivent correspondre à ceux du modèle numérique CATIA auquel se rapporte le modèle par éléments finis.

OUI

Les points A (point volant architecture), B (cardan supérieur), P (point d’application de la masse du volant + airbag) et J (intersection du plan de jauge avec axe colonne) doivent être représentés par des nœuds dans le modèle

OUI

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2.4.2.2. Eléments de maillage

Le Maillage doit respecter les exigences suivantes :

Remarque :

Le maillage surfacique est à privilégier. Le maillage sur la fibre neutre de l’épaisseur de matière est demandé en particulier pour les pièces de faible épaisseur. Pour les modèles crash en particulier, certains volumes pourront cependant être représentés en respectant les contours extérieurs de la pièce pour rendre compte de son encombrement (important en cas d’empilage pour le crash)

2.4.2.3. Qualité du maillage La Continuité doit être assurée entre les maillages volumiques et surfaciques OUI

Le maillage ne doit pas comporter :

- de noeuds coïncidents OUI

- de noeuds libres OUI

- de faces libres d’éléments non coïncidents OUI

- d’éléments coïncidents OUI

- d’éléments non convexes OUI

- d’éléments vrillés OUI

- de pénétration initiale OUI

Caractéristiques du modèle de calcul vibratoire :

Nombre total d’éléments des modèles < 20 000

Taille du plus petit élément du modèle (mm) 3 ≤ T

Taille moyenne des éléments du modèle (mm) 3 ≤ T < 10

Caractéristiques du modèle de crash :

Nombre total d’éléments des modèles < 15 000

Taille du plus petit élément du modèle (mm) 6 ≤ T

Taille moyenne des éléments du modèle (mm) 6 ≤ T < 10

Critères de « pas de temps » du modèle < 1 .e-6 s

Ajout de masse < 5%

Type d'éléments :

Privilégier les éléments de type plaques aux éléments volumiques OUI

Les éléments doivent impérativement être linéaires OUI

Limiter les éléments de type triangle

Pourcentage max. toléré

< 10 %

Les éléments de type "poutre" et de type "tétraèdre" (volumes à 4 noeuds) sont Interdits

OUI

La convergence du maillage doit avoir été vérifiée OUI

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Critère qualité des éléments (décrits dans le langage IDEAS master series et ANSA) :

Type

d’éléments Critère Langage de

description Définition Valeur

idéale Valeur requise

Volumique aspect ratio r=1 r < 7 (brique, prisme)

distorsion > 0,7

Plaque type quadrangle

warping IDEAS Facteur de gauchissement

dA

Wf = (d min) / √√√√A

A = aire de la face de l’élément

Wf=0 Wf < 16

warping ANSA (Nastran/ patran)

I h

Warping = (h / I)

0 < 0,1

skew IDEAS Somme de la déviation des angles de l’élément

αi

αααα1 = ∑∑∑∑ 90 - ααααi ααααi = angle de chaque coin

αααα1=0° ααααi =90°

αααα1 < 180°

skew ANSA (Nastran/ patran)

aa

Skew Angle = 90° - a

Skew = 0 a = 90°

Skew < 45º

aspect ratio ANSA / IDEAS Ratio de la longueur maximale de l’arête d’un élément par rapport à la longueur minimale

a

b R = b / a

r=1 < 7

Distortion (ou taper)

ANSA / IDEAS Quotient de l’aire d’un élément sur la somme de quatre aires de cet élément

A1

A2 A3

A4

T = max i (4 Ai - ∑∑∑∑ Ai ) / ∑∑∑∑ Ai

T = 0 A1 = A2 =

A3 =A4

> 0,6

Angle intérieur

45° < angle < 135°

Plaque type triangle

Angle intérieur

30° < angle < 120°

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Le maillage devra s’adapter aux simplifications imposées par la taille de mailles mini demandée. La continuité dans le maillage est demandée.

Exemple de continuité non respectée (exemple à ne pas suivre) :

2.4.2.4. Modélisation des assemblages entre les com posants

Renault n’émet pas de préconisation sur la modélisation des assemblages entre les composants de la colonne de direction.

Il est demandé que les liaisons entre les composants soient représentatives des liens physiques entre les pièces (tailles des cordons de soudure, diamètre des vis, …). Exemple de représentativité non respectée (exemple à ne pas suivre) :

2.4.2.5. Modélisation de la masse volant

La masse volant doit être représentée par une masse ponctuelle située au niveau du centre de gravité du volant (par défaut, la masse sera placée aux 2/3 de la longueur du creux de volant depuis le plan de jauge). La masse ponctuelle doit être reliée à la colonne par un élément rigide. Le lien rigide doit s’étendre jusqu’au cône de centrage.

NOK

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

OK

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2.4.2.6. Modélisation des points d’ancrage

Pour les fixations de type vis, la modélisation doit être conforme à l'une des exigences suivantes (3 modèles au choix) :

Elément modélisé tête de vis surface sous tête de vis surface sous tête de vis

Nombre de noeuds 16 9 7

Type d’éléments quadrangles quadrangles quadrangles

Nombre d’éléments 8 4 3

Schéma de la liaison

La solution doit être choisie en fonction de la densité du maillage sur la zone concernée. Exemple :

Chaque point d’ancrage de la colonne sur la traverse devra être intégré dans un élément rigide qui sera de la dimension de la tête de vis ou de la rondelle sous la tête de vis.

Le blocage des points d’ancrage sera réalisé par une condition limite appliquée à l’élément rigide. Cette condition limite devra être représentative des degrés de liberté réellement bloqués par la fixation (3 translations + 3 rotations sauf cas de fixation particulier)

OK :

NOT OK

car il n’y a pas d’élément rigide reliant toute la zone de blocage

+ les rotations le sont pas bloquées

+ la dimension de la tête de vis n’est pas respectée

NOT OK

car la forme du corps rigide ne respecte pas la préconisation

+ la dimension de la tête de vis n’est pas respectée

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2.4.3. Sorties attendues du calcul d’analyse modale

Les résultats doivent intégrer les éléments suivant s :

Masse colonne seule (sans le segment BC) Ton

Masse du segment BC (pour information) Ton

Masse totale (colonne sans le segment BC + volant) Ton

Position du centre de gravité de la colonne seule coordonnées

Position du centre de gravité de la colonne + masse volant coordonnées

Direction 1er Mode propre Axe(s)

Fréquence 1er Mode propre Hz

Direction 2ème Mode propre Axe(s)

Fréquence 2ème Mode propre Hz

Direction 3ème Mode propre Axe(s)

Fréquence 3ème Mode propre Hz

Déformée 1er mode propre (vue explicite permettant d’identifier la direction du mode)

graphique

Déformée 2ème mode propre (vue explicite permettant d’identifier la direction du mode)

graphique

Déformée 3ème mode propre (vue explicite permettant d’identifier la direction du mode)

graphique

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3. RAPPORT DE CALCUL A RENSEIGNER PAR LE FOURNISSEU R A CHAQUE LIVRAISON DE MODELE

Ci-après figure la trame du rapport de calcul que le Fournisseur doit joindre à chaque livraison de modèle de calcul.

3.1. REFERENCES

Projet

Phase d’étude Jalon préparé :

Réf. Dossier fonctionnel

Fournisseur

Correspondants Fournisseur :

Développement

Calcul

Modèle par éléments finis :

Date de livraison

Réf. Fournisseur

Réf. Renault OCI 8200 --- --- / --- M3D 0000-- --- V- -

Modèle Catia correspondant à la définition :

Date de livraison

Réf. Fournisseur

Réf. Renault OCI 8200 --- --- / --- M3D 0000-- --- V- -

Objectif de ce modèle de calcul

Calcul du 1er mode propre de la colonne sur marbre (calcul Fournisseur, résultats au § 3.6.)

Intégration sur un modèle de synthèse pour calcul de la 1ère fréquence propre de la colonne sur véhicule (calcul Renault)

Intégration sur un modèle de synthèse pour calcul de déformation en crash de la traverse du poste de conduite (calcul Renault) Intégration sur un modèle de synthèse pour calcul statique de dimensionnement de la traverse du poste de conduite (calcul Renault)

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3.2. ACTUALITE DU MAILLAGE

Le maillage est le premier modèle livré pour le projet concerné

D’autres maillages ont déjà été livrés pour le projet concerné

Par rapport à un modèle déjà livré pour le projet concerné, ce modèle correspond à :

Une évolution du maillage seul (sans modification de la solution technique)

Une évolution de définition technique

Une autre hypothèse de définition technique

3.2.1. Dans le cas d’une évolution du maillage seul (sans modification de la solution technique)

Référence du maillage précédent

réf. Fournisseur date de livraison

réf. Renault OCI 8200 --- --- / --- M3D 0000-- --- V- -

Description des évolutions par rapport au maillage précédent

corrélation suite à des essais, recalage suite à une demande Renault, modélisation différente, simplification ou enrichissement du modèle, etc.

3.2.2. Dans le cas d’une évolution de définition te chnique

Référence du maillage précédent



Référence du modèle Catia précédent



Description des évolutions techniques par rapport à la solution précédente

Définir ici les modifications techniques qui ont été apportées par rapport à la solution précédemment modélisée (modification de matériaux, d’épaisseur de pièce, de géométrie, ...)

3.2.3. Dans le cas d’une autre hypothèse de définit ion technique

Référence du maillage auquel doit être comparée cet te définition



Référence du modèle Catia auquel doit être comparée cette définition



Description des différences d’hypothèses par rappor t à la définition de référence

Définir ici les hypothèses qui diffèrent par rapport au modèle de référence ainsi que l’enjeu de cette hypothèse (exemple : modélisation avec corps en magnésium pour évaluer le gain en masse et l’impact sur les modes propres, ...)

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3.3. DESCRIPTION DE LA COLONNE DE DIRECTION MODELIS EE

Ce paragraphe à pour but de rappeler les hypothèses principales concernant la solution modélisée.

3.3.1. Descriptif produit de la solution

Elément Cas de diversité

Réglage Sans / simple / double

Réglage Classique / serrage électrique / Tout Electrique

Assistance Sur direction / sur colonne

Si DAE sur colonne Niveau d’assistance de la DAE :

Comportement choc Rétraction active / passive / sans

Inviolabilité Verrou mécanique / électrique / sans

3.3.2. Descriptif technique de la solution

3.3.2.1. Matériaux des pièces massives

Matériau casquette aluminium / tôle / magnésium / autre

Matériau corps aluminium / tôle / magnésium / autre

Matériau axe acier / aluminium / autre

3.3.2.2. Roulements

Nombre de palier sur l’axe AB

Type de palier

(roulement à billes, à rouleaux, douille à aiguille, ...)

Position relative des paliers :

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3.3.2.3. Système de réglage

Principe de serrage en position

(Système à dents, système à friction simple, système à lamelles, ...)

Position de l’axe de serrage

(dessus / dessous / latéral / bilatéral)

Position de l’axe de serrage (distance par rapport au point A)

3.3.2.4. Fixation sur la traverse

Fixation traverse (casquette) 1 pièce / 2 pièces

Fixation traverse (points) AR : boulon / crochet / axe en Y

3.3.2.5. Autre

Indiquer ici d’autres informations sur la solution technologique qui paraissent pertinentes.

3.3.3. Rappel du cahier des charges des fréquences propres

Rappeler ici les exigences de fréquence propre pour le produit concerné, telles qu’elles sont décrites dans le cahier des charges 31-05-943 ou 31-05-981 et/ou dans le dossier fonctionnel du projet concerné.

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3.4. CALCUL ET MODELISATION

3.4.1. Géométrie

3.4.1.1. Dimensions

Indiquer ici les dimensions caractéristiques du modèle de calcul.

Position de réglage verticale de la colonne

Position de réglage longitudinal de la colonne

AB = L1 + L4 (mm)

Lm (mm)

L1 (mm)

L2 (mm)

L3 (mm)

L1

Lm L2

A

L3

L4

P

B

Point A = Point extrémité volant.

Point P = Point d’application de la masse volant.

Point B = Centre du premier cardan.

Point J = Intersection du plan de jauge avec l’axe colonne.

3.4.1.2. Coordonnées

Indiquer ici les coordonnées des points du modèle de calcul. Modèle vibratoire Modèle crash

X Y Z X Y Z

point A

point P

point J

point B

point d’ancrage 1

point d’ancrage 2

point d’ancrage 3

point d’ancrage 4

J

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Rappel : Le maillage doit être représenté dans le repère véhicule.

3.4.1.3. Règles de simplification géométriques

Expliciter ici les simplifications géométriques qui ont été faites sur la numérisation pour le maillage (non représentation de certains trous, de rainures, de courbures, modélisation de certains groupe de pièce par une seule pièce, ...).

3.4.2. Maillage

3.4.2.1. Elément de modélisation des pièces

Modèle vibratoire Modèle crash

Requis Effectif Requis Effectif

Nombre total d’éléments du modèle < 20 000 < 15 000

Nombre total de noeuds du modèle

Taille du plus petit élément du modèle (mm) 3 ≤ T 6 ≤ T

Taille moyenne des éléments du modèle (mm) 3 ≤ T < 10 6 ≤ T < 10

La convergence du maillage a t-elle été vérifiée oui oui

Pourcentage d’élément de type triangle < 10 % < 10 %

Nombre d’éléments de type poutre 0 0

Nombre d’éléments de type tétraèdre

(volumes à 4 noeuds)

0 0

Critères de « pas de temps » du modèle < 1 .e-6 s

Ajout de masse < 5%

Rappel : Privilégier les éléments de type plaques aux éléments volumiques.

Les éléments doivent impérativement être linéaires.

N Désignation pièce du modèle

Loi matériau Masse Eléments de modélisation

Caractéristique physique

Taille moyenne

(voir nomenclature) (voir tableau pour détail)

(type) (épaisseur,...) (mm)

1

2

...

3.4.2.2. Modélisation de la masse volant

Masse (ton)

Distance plan de jauge / point d’application de la masse (mm)

3.4.2.3. Qualité du maillage

Exigence sur le maillage OK Non OK

Si Non OK, justifier

Continuité assurée entre les maillages volumiques et surfaciques

Absence de noeuds coïncidents

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Absence de noeuds libres

Absence de faces libres d’éléments non coïncidents

Absence d’éléments coïncidents

Absence d’éléments non convexes

Absence d’éléments vrillés

Absence de pénétration initiale

Critère qualité des éléments :

Type d’éléments Critère Requis Effectif

Volumique (brique, prisme) aspect ratio

distorsion

Plaque type quadrangle warping

skew

aspect ratio

distorsion

Plaque type triangle angle intérieur

3.4.3. Vues du maillage

Insérer ici une ou plusieurs photographies du maillage sur lesquelles apparaissent les numéros des pièces constituant le modèle.

3.4.4. Liaisons

Nº de Pièces en contact Désignation liaison Description de la modélisation

liaison Nº des pièces

désignations

1

2

3

4

5

3.4.5. Conditions aux limites

3.4.5.1. Modélisation des points d’ancrage

Donner ici la définition exacte de la modélisation des points d’ancrage (avec une vue si possible).

Rappel : celle-ci doit être conforme aux exigences du paragraphe 2.4.2.6.

3.4.5.2. Conditions appliqués pour représenter le s upport d’accueil

Définir ici les conditions qui ont été appliquées au niveau des points de fixation pour le calcul du premier mode propre sur banc : (Blocage de degrés de liberté, application de raideurs d’accueil, ...).

RENAULT 80 - 00 - 087 / - - B


3.4.6. Loi matériaux

3.4.6.1. Modélisation dans le domaine élastique

Désignation matériau

Caractéristiques mécaniques usuelles dans le domaine élastique

Paramètres influençant cette loi

Pièces concernées

Source d’information

N

(+nuance) Module d’Young

Coef. de Poisson

Masse volumique

(process, humidité, température, ...)

1

2

3

4

3.4.6.2. Modélisation de la loi totale

Attention : Même si le calcul du 1er mode propre n’utilise que les lois de comportement dans le domaine élastique, préciser la loi totale ou à défaut donner la désignation précise du matériau.

Désignation

matériau Loi de comportement et valeur des paramètres

Loi (courbe ou équation)

Paramètres influençant cette

loi

Pièces concernées

Source d’information

N

(+nuance) Limite élastique

Limite de

rupture

type de loi

(process, humidité,

température, ...)

1

2

3

4

3.4.7. Type de calcul

Type de calcul

Logiciel utilisé (nom + version)

Le maillage doit impérativement être livré en format NASTRAN (modèle vibratoire) ou PAMCRASH (modèle crash)

Temps de calcul effectif

3.4.8. Méthodologie du calcul

Le calcul suit-il une méthodologie constante établie sur des corrélations calculs/essais antérieures ?

Si oui, sur quels projets ont elles été faites ?

Explicitez ces corrélations :

Quel est le niveau de confiance de la méthodologie ?

Est-elle prédictive ou bien nécessite t-elle un essai de corrélation ?

RENAULT 80 - 00 - 087 / - - B


3.5. NOMENCLATURE PIECE

3.5.1. Tableau de synthèse

N° Désignation pièce du modèle

Composition réelle de la pièce

Loi matériaux

(cf. tableau § 3.4.6)

En liaison avec les pièces

Désignation des liaisons

1

2

3

4

5

Chaque numéro doit correspondre à une pièce considérée intègre dans le modèle.

3.5.2. Vues des pièces

Insérer ici une ou plusieurs photographies du maillage sur lesquelles apparaissent les numéros des pièces constituant le modèle.

3.6. RESULTATS DU CALCUL D’ANALYSE MODALE

3.6.1. Résultat avant recalage

Modèle de calcul Pièce de corrélation

Masse haut de colonne : Ton

Masse haut de colonne + volant : Ton

Position du centre de gravité de la colonne seule :

(cordonnées)

Position du centre de gravité de la colonne + masse volant :

(cordonnées)

Réactions aux limites (torseur d’effort)

Direction 1er Mode propre (dans le repère véhicule)

Fréquence1er Mode propre (Hz)

Direction 2ème Mode propre (dans le repère véhicule)

Fréquence 2ème Mode propre (Hz)

Direction 3ème Mode propre (dans le repère véhicule)


Déformées 1er et 2ème et 3ème mode propre : Insérer ici des vues explicites du modèle montrant la déformée modale des deux 1ers modes Corrélations : Quels essais de corrélation ont été faits ? Explicitez les écarts avant corrélation et comment ces écarts ont été réduits :

RENAULT 80 - 00 - 087 / - - B


3.6.2. Résultat après recalage (si recalage)

Rappel : Le Fournisseur doit impérativement envoyer un modèle recalé au cahier des charges EN PLUS du modèle avant recalage (modèle corrélé).

Méthode de recalage :

Critères utilisés pour le recalage

Valeur de ces critères avant recalage

Valeur de ces critères après recalage

Masse haut de colonne (ton) :

Masse haut de colonne + volant (ton) :

Position du centre de gravité de la colonne seule :

(cordonnées)

Position du centre de gravité de la colonne + masse volant

(cordonnées)

Réactions aux limites (torseur d’effort)

Direction 1er Mode propre (axe dans le repère véhicule)

Fréquence1er Mode propre (Hz)

Direction 2ème Mode propre (axe dans le repère véhicule)


Direction 3ème Mode propre (axe dans le repère véhicule)


Déformées 1er et 2ème et 3ème mode propre :

Insérer ici des vues explicites du modèle montrant la déformée modale des deux 1ers modes

3.6.3. Analyse et commentaires

Définir ici la représentativité du modèle et l’ordre de grandeur des écarts susceptibles d’apparaître entre le modèle et la pièce physique de série, en fonction des hypothèses simplificatrices faites pour la modélisation, en fonction des mesures prototypes, etc.

Définir les plans d’action qui permettront de diminuer ces écarts.

Si le modèle initial a montré que la solution ne permettait pas d’atteindre le cahier des charges, et que celui ci a été recalé pour l’atteindre et permettre à RENAULT de travailler sur le dimensionnement de structure, donner les plans d’action envisagés pour atteindre ce cahier des charges.

Documents

80-00-087--B_FR ion Par Elements Finis de Colonne de