Conception robuste de structures assemblées par points de soudure

Robust design welded structures

• Auteur / Autrice : Qamar Iqbal Bhatti
• Direction : Scott Cogan, Morvan Ouisse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 06/01/2011
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon)
• Jury : Président / Présidente : Abdelkhalak El Hami
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelkhalak El Hami, Noureddine Bouhaddi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Lardeur, Thierry Tison

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande robuste

Mots clés libres

Point de soudure

Procédure adaptative

Vibro-acoustique

Robustesse

Info-gap

Resistance spot welds

Decision making indicator

Adaptive optimization procedure

Vibro-acoustic behavior

Robustness

Résumé

Les structures assemblées par points de soudure doivent satisfaire à un grand nombre de critères de performance, portant entre autres sur des aspects statiques, dynamiques, acoustiques, ou crash, qui sont fortement influencés par le nombre et la position des points de soudure. De plus, certains d’entre eux peuvent être défaillants en sortie de ligne d’assemblage ou le devenir au cours de la vie du véhicule, ce qui induit des dispersions des performances. Le challenge est donc de déterminer, dans un temps d’analyse raisonnable, le nombre et la répartition optimale des points de soudure permettant la vérification des objectifs de performance tout en garantissant le meilleur compromis entre le coût de fabrication et la robustesse des performances. Une procédure adaptative est proposée, permettant à chaque itération d’ajouter et de supprimer des points de soudure, afin d’obtenir une conception robuste. Une procédure itérative de robustesse info-gap est également présentée, afin d’analyser l’impact de la perte des points de soudure les plus influents. On définit ainsi une procédure de contrôle qualité, portant sur un petit nombre de points de soudure, permettant de garantir l’homogénéité des performances des structures fabriquées en série. Toutes les méthodologies sont validées sur une caisse en blanc de véhicule industriel.En pratique, la conception doit satisfaire plusieurs critères antagonistes. La procédure adaptative est donc étendue à l’optimisation multi-objectifs, afin d’obtenir le meilleur compromis possible en fonction des critères considérés. Une illustration portant sur l’optimisation dynamique et vibro-acoustique d’une cavité passager est finalement mené

Spot welded structures must satisfy a large variety of performance characteristics including static, noise, vibration and harshness and crash, which are strongly influenced by the numbers and positions of the spot welds. Moreover, some spot welds may be missing when structures leave the assembly line or break during lifetime of vehicle, inducing large variations in the performance characteristics. The challenge is to find the best locations and number of spot welds to achieve the performance goals while taking into account the trade-offs between manufacturing cost and robust to uncertainty in reasonable time frame. An adaptive optimization procedure is proposed, which iteratively adds and removes spot welds to obtain the robust design efficiently. An iterative procedure is also proposed to obtain the info-gap robustness curve, which allows analyzing the impact of the loss of the most influential spot welds on performance. This leads to define a quality control procedure for a small number of spot welds to guarantee the performance of a population of nominally identical structures within acceptable limits. All the methodologies are validated on a full industrial body-in-white of a vehicle.In practice, the design must satisfy several stringent and conflicting objectives simultaneously. Thus, we extend the adaptive procedure to handle multi-objective problems using the weight-sum approach reflecting the importance given to individual spot welds to obtain efficient solutions in the objective space. Finally, we propose a strategy to optimize the vibro-acoustic behavior of the passenger cabin of a vehicle by designing the numbers and positions of the spot welds.