tutoriel decade

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Pendule double - 1 - Decade 0.40 – Prise en main Decade 0.40 Manuel de prise en main Thomas Paviot 25 novembre 2005 Dernière modification : 2 mars 2006 [email protected] www.decade-dynamics.org

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Page 1: Tutoriel Decade

Pendule double - 1 - Decade 0.40 – Prise en main

Decade 0.40

Manuel de prise en main

Thomas Paviot

25 novembre 2005

Dernière modification : 2 mars 2006

[email protected]

www.decade-dynamics.org

Page 2: Tutoriel Decade

Pendule double - 2 - Decade 0.40 – Prise en main

Avertissements

Informations de licence

Copyright © 2005-2006 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 http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html

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

Page 3: Tutoriel Decade

Pendule double - 3 - Decade 0.40 – Prise en main

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.

Page 4: Tutoriel Decade

Pendule double - 4 - Decade 0.40 – Prise en main

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 ».

Page 5: Tutoriel Decade

Pendule double - 5 - Decade 0.40 – Prise en main

Vous devez alors avoir l’écran suivant (fig.3)

fig.3 Ecran après exécution de CATIA V5 et Decade

Page 6: Tutoriel Decade

Pendule double - 6 - Decade 0.40 – Prise en main

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.

fig. 4 Fenêtre principale DecadeCATIA

Zone 2 : Arbre de définition

du modèle d’étude

Zone 3 : Zone de commande

composée de 2 onglets

Zone 1 : Menu et barre

d’outils

Page 7: Tutoriel Decade

Pendule double - 7 - Decade 0.40 – Prise en main

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.

Page 8: Tutoriel Decade

Pendule double - 8 - Decade 0.40 – Prise en main

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

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)

3ème

solide

2ème

solide 1er solide

Page 9: Tutoriel Decade

Pendule double - 9 - Decade 0.40 – Prise en main

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

Page 10: Tutoriel Decade

Pendule double - 10 - Decade 0.40 – Prise en main

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).

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

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.

Page 11: Tutoriel Decade

Pendule double - 11 - Decade 0.40 – Prise en main

• 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

Page 12: Tutoriel Decade

Pendule double - 12 - Decade 0.40 – Prise en main

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

Page 13: Tutoriel Decade

Pendule double - 13 - Decade 0.40 – Prise en main

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

Page 14: Tutoriel Decade

Pendule double - 14 - Decade 0.40 – Prise en main

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.

Page 15: Tutoriel Decade

Pendule double - 15 - Decade 0.40 – Prise en main

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

Page 16: Tutoriel Decade

Pendule double - 16 - Decade 0.40 – Prise en main

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

Page 17: Tutoriel Decade

Pendule double - 17 - Decade 0.40 – Prise en main

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 ;

fig. 21 Export des résultats dans un fichier au format CSV

5. Conclusion

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.