Fiche de cours

La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques

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Quiz et exercices
Vidéos et podcasts

Objectifs

► Prérequis
• Définir un objet technique
• Citer la fonction d’usage principale d’un objet (« À quoi sert-il ? ») et ses fonctions techniques
• S’approprier un cahier des charges
• Savoir utiliser un logiciel de CAO
• Décrire le fonctionnement d’un objet technique de façon simple
• Savoir parler de quelques propriétés, caractéristiques et de l’impact environnemental de matériaux (aptitude au façonnage, valorisation)
• Comprendre la réalisation d’un objet technique et identifier ses différents composants
• Identifier les flux d’énergie et d’information dans un objet à partir de ses composants
• Réaliser la chaine d’énergie et la chaine d’information d’un objet technique
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies

► Attendus
• Analyser le fonctionnement et la structure des objets et systèmes techniques
• Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés
• Décrire les flux d’énergie et d’information d’un objet technique
• Mesurer des grandeurs
• Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO

1. SAVOIR - Définition

Dans le cadre d’un projet, la description théorique d’un objet (fonctions assurées, structure et matériaux, flux d’énergies et d’informations), sa modélisation et sa simulation numérique sont extrêmement liées.

Les modélisations numériques et les simulations informatiques permettent d’évaluer les écarts entre la réalité virtuelle et la réalisation matérielle et de faire les meilleurs choix techniques.

2. SAVOIR-FAIRE

► Analyser le fonctionnement et la structure des objets et systèmes techniques

Exemple :

Représentation fonctionnelle d’un store automatique.

► Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés

Exemple :
Une scie à diamant est un équipement utilisé pour découper le verre. Cette technique de découpe du verre repose sur une propriété du diamant qui est un matériau caractérisé par son excellente dureté. La dureté d’un matériau est sa capacité à résister à la pénétration (rayures et poinçonnement).

► Identifier les flux d’énergie et d’information d’un objet technique

Exemple :

Flux d’énergie d’un climatiseur utilisé pour refroidir la pièce d’un lieu.

► Mesurer des grandeurs

Exemple :

Tension électrique aux bornes d’un capteur.

► Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO à l’aide de système d’acquisition et de logiciel de traitement

Exemple :

Modélisation simplifiée de la commande électrique d'injecteurs de carburants de véhicules avec des composants représentés par des symboles normalisés.

3. À RETENIR - Glossaire

Solution technique : Réponse concrète aux différentes fonctions techniques définies.

Représentation fonctionnelle : Représentation graphique qui met en évidence de façon simple le fonctionnement d’un objet technique (fonction d’usage, fonctions techniques, blocs fonctionnels et solutions techniques).

Représentation structurelle : Représentation graphique (schéma, croquis ou dessins) faite pour décrire une solution technique dans le cadre d'un projet.

Bloc fonctionnel : Sous-ensemble qui associe une fonction technique et la solution qui permet de la réaliser.

Chaine d’énergie : Ensemble des fonctions techniques d’un objet technique qui permettent d’apporter et de gérer l’énergie nécessaire à son fonctionnement (alimenter, distribuer, convertir, transmettre).

Chaine d’information : Ensemble des fonctions techniques d’un objet technique qui permettent de gérer toutes les informations nécessaires à son fonctionnement (acquérir des informations et des données, les traiter et communiquer des ordres à la chaine d’énergie).

Partie commande : Partie qui prend des décisions et qui donne des ordres à la partie opérative. Autre manière de nommer la chaine d'information d'un objet technique.

Partie opérative : Partie qui reçoit des ordres de la partie commande et qui les réalise. Autre manière de nommer la chaine d'énergie d'un objet technique.

Programme : Suite ordonnée d’instructions et de commandes, écrites dans un langage donné, qui permet la réalisation de plusieurs tâches. Un programme représente la traduction informatique d’un algorithme dans le langage de programmation informatique choisi.

Instrument de mesure : Dispositif qui repose sur une échelle permettant de quantifier une grandeur physique et de mesurer sa progression au cours du temps.

Modélisation : Représentation sous diverses formes (dessin, schéma, maquette réelle ou numérique) qui permet de bien expliquer la structure ou le fonctionnement d'un objet technique et aussi d’expérimenter son comportement.

Comportement : Façon dont un objet technique fonctionne et évolue au cours du temps.

Simulation numérique : Technique qui utilise un logiciel informatique afin d’étudier virtuellement un objet technique.

Prédiction d'un comportement : Annonce du comportement d’un objet technique par la connaissance de sa modélisation et en mettant en œuvre une simulation numérique.

Écart : Différence entre les niveaux de performance spécifiés dans un cahier des charges d'un projet et les résultats de l’expérimentation (ou entre la réalité et la prédiction).

Niveau de performance : Niveau quantitatif attendu pour un critère d’appréciation défini pour une contrainte spécifiée dans le cahier des charges d'un projet.

Logiciel de CAO : Logiciel informatique qui met en œuvre des techniques de modélisation du réel. Il permet de concevoir, simuler et de produire des objets techniques. « CAO » signifie Conception Assistée par Ordinateur.

Maquette virtuelle : Fichier informatique d’un objet technique qui permet de le visualiser en trois dimensions (3D) et de simuler divers tests avec l’utilisation d'un logiciel de CAO spécifique.

Convention : Ensemble de plusieurs règles et normes à respecter lors de la représentation d'un objet technique. Elles sont définies pour assurer la communication technique et sont reconnues de façon internationale.

Prototype : Premier modèle réel d'un objet technique fabriqué afin de le tester et de l'améliorer avant de lancer une fabrication en grandes quantités.

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