Mecaplan sous SolidWorks

Pourquoi une nouvelle version 

de Mecaplan


Préambule

Dans l’étude des mécanismes, Il est fréquent d’opposer une approche tridimensionnelle (3D) qui présenterait des vertus de rigueur et d’exhaustivité, à une étude bidimensionnelle (2D).

La modélisation 2D est souvent présentée comme de définition souvent floue, exigeant le strict respect de propriétés géométriques de symétrie pour être utilisable, donnant des résultats partiels, découlant de méthodes dépassées parce que souvent associées à des outils de résolution graphique en statique et cinématique.

L’objectif de cette nouvelle version de MECAPLAN est de rénover et retrouver la façon rapide et pratique de faire de la mécanique de systèmes plans.

Les atouts du 2D

L’environnement des modeleurs géométriques est tridimensionnel, qualité indispensable à la définition de pièces et de mécanismes, par nature 3D. Ce qui incite naturellement à utiliser des logiciels de simulation mécanique 3D, sous le prétexte que qui peut le plus peut le moins.

Cependant, l’essentiel des mécanismes étudiés dans le monde scolaire et universitaire sont cinématiquement plans. Il suffit pour s’en convaincre de consulter les sites Internet consacrés aux supports de simulations mécaniques.

De plus, la compétence des utilisateurs en matière mécanique est souvent modeste, notamment en pré-Bac

La simulation logicielle répond le plus souvent à un double objectif pédagogique :

  • illustrer les notions abstraites et subtiles développées lors du cours de mécanique : mouvements relatifs, trajectoires de points, torseurs cinématiques et d’efforts, mobilité et hyperstatisme, principes de base du traitement d’un problème mécanique : fermeture cinématique d’un cycle, isolement d’une pièce ou d’un ensemble de pièces,

  • mettre en application ces notions et outils sur des mécanismes à des fins d’analyse, en TP particulièrement, ou de conception. Il s’agit d’une démarche à caractère plus technologique, destinée à justifier ou imaginer des solutions constructives.

Dans ces deux objectifs, la mise en œuvre d’un logiciel de mécanique 2D se révèle plus rapide et plus parlante.

En effet, les modèles 3D de mécanismes ont le plus souvent un caractère hyperstatique fort (liaisons pivots d’axes parallèles,…). 
Lever l’indétermination est affaire de spécialistes rompus à cet exercice. Automatiser cette tâche à travers un logiciel conduit à des résultats très critiquables car souvent peu réalistes d’un point de vue constructif.
Au contraire, une modélisation 2D produit souvent un comportement isostatique, et un tel modèle suffit à traiter complètement l’aspect transmission de puissance…

La synthèse des mécanismes étant pratiquement impossible, on résout ce problème par la répétition de simulations, en faisant varier indépendamment les paramètres : c’est souvent la meilleure démarche pour l’établissement de solutions de compromis.
Fréquemment, la maquette géométrique tridimensionnelle n’existe pas lors de cette phase d’étude, et le recours à un outil 2D schématique dans lequel le paramétrage variationnel  est possible est alors une excellente solution.

Il est avéré que l’apparition de solveurs numériques puissants, traitant uniquement les mécanismes sous l’aspect dynamique a donné un coup de vieux à certaines pratiques pédagogiques. Cette course a l’efficacité (industrielle ?) a-t-elle un sens dans le domaine de l’enseignement ? Après des années de pratique, la question doit être posée.

On a dit que la modélisation 2D souffre d’un déficit d’image, principalement dû aux méthodes de résolution graphique au caractère désuet. Ce défaut devient une vertu au moment d’illustrer les résultats d’une simulation informatique, tels que vitesses et  efforts, beaucoup plus délicats à représenter, et surtout à interpréter, en 3D. Sans parler des notions de bases et roulantes ou des enveloppes de familles de courbes… Ces fonctionnalités sont particulièrement intéressantes à mettre en évidence en 2D lors de la génération des cames en général et des engrenages en particulier

Tous ces arguments ont fait apparaître la nécessité de moderniser MECAPLAN  en s'appuyant sur la puissance du paramétrage de SOLIDWORKS.

Cependant,le 3D est incontournable

Certains mécanismes sont cinématiquement tridimensionnels : engrenage conique, roue et vis sans fin, joint de cardan pour ne citer que les plus élémentaires. Pas d’autre recours qu’un outil de simulation 3D pour procéder à leur étude…

Par ailleurs, une analyse dynamique requiert des données cinétiques : centre de gravité, masse et inerties des pièces. Même si une approche 2D est parfaitement légitime, les effets dynamiques au niveau des efforts justifient souvent le recours à une étude tridimensionnelle.

Il en est de même pour une étude statique destinée à finaliser les solutions constructives des liaisons. Il est nécessaire de connaître les efforts effectivement appliqués au niveau des surfaces de contact pour justifier leurs dimensions et traitements. D’où l’obligation de recourir à un modèle 3D. Mais alors se repose le problème de l’hyperstatisme et des moyens de lever l’indétermination.

Cette brève discussion montre à l’évidence que l’approche de la mécanique et le choix du logiciel utilisé dépendent en particulier du type de mécanisme étudié, des objectifs recherchés (industriels ou pédagogiques) et du niveau du public concerné.

Ainsi, loin de s’opposer, les approches 2D et 3D se complètent. Logiciels 2D et 3D doivent figurer dans la boite à outils du mécanicien d’aujourd’hui.


Mis à jour le 15 janvier 2007