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TP Mécanique Générale Semestre S1

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Introduction à ADAMS

Ce TP en travail libre constitue une initiation au logiciel ADAMS.


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PARTIE I : Le Pendule

Le but de cette partie est de simuler un pendule simple et d’effectuer des mesures d’angles et de forces dans la liaison pivot.

1 – Ouverture et création d’un fichier ADAMS

• Ouvrir ADAMS/view • Donner un nom au modèle en modifiant le champ « model name » • Conserver la gravité « earth normal » • Conserver le système métrique MMKS (mm, Kg, N, s) • Cliquer sur « OK » • Cliquer sur le bouton « rigid body : link » (la toolbar change)


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Description de la barre de fonctions principales (Main Toolbox) :

Grid : affichage de la grille Render : affichage des solides en plein ou en filaire Icons : affichage des icônes

Gestion de la simulation Création d’une animation vidéo Gestion des courbes (vitesses accélérations,

forces, énergie cinétique, …)

Gestion de l’affichage Fit, zoom, rotation, translation de l’écran.

Gestion de l’orientation de la vue : face, dessus, coté, isométrique

Barre centrale d’outils : création de solide (bielle, cylindre, sphère), création de liaisons mécaniques (pivot, glissière, rotule), création actionneurs (moteur, vérins), application d’efforts extérieurs et d’inter efforts entre deux solides (ressort linéaire, de torsion)


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2 - Création de la tige • Conserver le champ « new part » • Cocher les trois cases « length », « width » et « depth » • Vous pouvez conserver les mesures par défauts ou bien les modifier • Cliquer le centre du repère, une barre apparaît en vue de face • Cliquer une deuxième fois afin de donner l’orientation de la barre

3 - Création de la sphère

• Avec le click droit de la souris appuyer sur le bouton « rigid body » • Une bibliothèque de pièces apparaît • Sélectionner la sphère


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Description de la barre d’outils de création de solides :

• Dans le menu sphère, faire dérouler pour sélectionner « add to part » • Cocher dans la case Radius. Vous pouvez conserver le rayon par défaut ou

bien le modifier • Déplacer votre souris jusqu’à l’extrémité de la barre • Cliquez 2 fois avec le bouton gauche de la souris

Création de formes simples : Bielle, parallélépipède, cylindre, sphère, cône, tore, extrusion d’une courbe, révolution atour d’un axe.

Création d’un point, d’un marker, d’un plan, d’une poly ligne, d’un arc, d’une courbe.

Opérations booléennes union, intersection, division, création d’une chaîne

Création d’un arrondi, d’un chanfrein, d’un trou, d’une protusion, d’une coque.


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4 - Création de la liaison pivot

• Cliquer sur le bouton « joint : revolute » • Sélectionner dans le menu déroulant « construction » « 1 location » • Cliquez la partie supérieure de la barre

Création de la liaison pivot

Gestion des propriétés de la liaison pivot


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4 - Création d’un point de mesure • cliquez avec le bouton de droite de la souris sur la liaison pivot précédemment

créée afin de créer une mesure. Sélectionner « joint 1 ; measure »

• Une boite de dialogue apparaît, nous cherchons la force dans le pivot selon X,

remplir donc :


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• Faire de même pour Y

• Afin de créer une mesure d’angle nous devons créer un marqueur de référence appartenant au sol.

• Dans la boite de dialogue « rigid body » sélectionnez « marquer » • Laisser les informations « add to ground » et « global XY »

Création du marker

Localisation du marker


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• En revenant à l’intérieur de la fenêtre de travail utiliser le clique droit de la souris afin de faire apparaître les derniers événements du type « location event » • Renseigner cette boite en sélectionnant votre marqueur afin de définir les coordonnées X,Y et Z de votre marqueur, nous voulons une mesure d’angle par rapport à l’axe X donc la référence devra être sur cet axe

• Pour créer la mesure d’angle utiliser le menu « build » > Measure > Angle > New.


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• Pour sélectionner le premier marqueur utiliser le clique droit de la souris à l’intérieur du champ à renseigner

• Sélectionner « pick » afin d’aller chercher directement sur le mécanisme le premier marqueur.

• Le premier marqueur à sélectionner sera le centre de la boule

• Le second marqueur sera sélectionné de la même manière mais sur la partie supérieure du mécanisme


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• Le troisième marqueur sera le marqueur par rapport au sol • Cliquer sur « ok »

5 – Préciser les conditions initiales

• Cliquer au niveau de la liaison pivot avec le bouton droit de la souris et sélectionner dans le menu contextuel Modify.

• Sélectionner Initial Conditions • Dans la boîte de dialogue, sélectionner Rot. Displ. et entrer –30° (angle initial) • Dans la boîte de dialogue, sélectionner Rot. Velo. Et entrer –300°/s (vitesse

initiale) Vérifier votre modèle

• Sélectionner l’outil Verify dans la barre de dialogue en bas à droite de l’écran. Une fenêtre d’information apparaît et décrit votre modèle :

1 degré de liberté 1 solide en mouvement 1 liaison pivot

• Fermer cette fenêtre d’information.

6 – lancement de la simulation et observation des résultats

• Afin de simuler le modèle, utiliser l’utilitaire de simulation en cliquant dans la barre d’outils dans « interactive simulation contrôle »

• Utiliser le bouton « Play » afin de lancer la simulation


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• Pour rentrer dans la fenêtre de traçage de courbe appuyez sur « plotting ». • L’environnement change, sélectionner « measure » dans « source ».

Simulation

Paramètres de gestion de la simulation : Durée, Temps de simulation, pas à pas et nombre de pas.

Raccourci pour le post traitement des simulations

Dans le menu gérant les paramètres e la simulation, sélectionner l’option Default. Dans la boîte de dialogue End Time, entrer 2 s et dans la boîte Steps, entrer 100.


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• Sélectionnez MEA_ANGLE_1 et cliquer sur « add curves »

• De la même façon, sélectionner « pivot_force_x » et « pivot_force_y » • Interprétation des résultats • Afin de visualiser l’animation en même temps que les courbes, utiliser le

clique droit de la souris sur « page layout »

• sélectionner une double fenêtre


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• utiliser le clique droit de la souris dans la nouvelle fenêtre et cliquer sur « load animation »

• Appuyer sur « play » pour visualiser en même temps l’animation et les

courbes.


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• Enfin voici quelques autres possibilités de calculs…

7 – Compléments Comparer les résultats obtenus à l’aide de la simulation avec les résultats analytiques, en faisant dans un premier temps l’approximation d’une masse ponctuelle, et dans un deuxième temps en considérant les masses ainsi que les opérateurs d’inertie de la tige et de la sphère. On recherchera pour les deux hypothèses les expressions de l’équation de mouvement (fréquence d’oscillation) et des efforts dans la liaison pivot.


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PARTIE II : Le Bras Manipulateur

Modèle vu en TD de soutient à réaliser dans ce TP :


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1. Lancer ADAMS • Créer un nouveau fichier : Create a new model • Gravité : Earth Normal (-Global Y) • Unités : MKS (m, kg, N, S, deg)

2. Mettre en place son environnement de travail • Les dimensions de la grille doivent être adaptées au modèle et surtout posséder

une meilleure résolution • Settings → Working Grid • Adapter les dimensions 5x5 m² de la zone graphique (Spacing 0.5 m en X, Y) • Dans la boîte de dialogue, Spacing entrer 0.5 m dans les deux directions • OK • Utiliser la fonction Dynamic Zoom de la boîte d’outil principale, pour afficher

la grille complète • Adapter la taille des icônes Settings → Icons → New size • Entrer une valeur (en m) pour la taille des icônes • Faire apparaître la boite Coordinate Windows à partir du menu principal

3. Créer les différents solides Rq : les dimensions ne sont pas imposées par l’énoncé vu en TD. Elles sont donc choisies de manière arbitraire dans ce TP et ne représentent pas forcément le mécanisme réel. De plus, les matériaux utilisés seront considérés les mêmes pour chaque pièce, laissés au choix de l’étudiant.

Base • Créer le solide Base : Main Toolbox → Box • Imposer les dimensions

o longueur = 2 m o largeur = 2 m o profondeur = 1 m

• Positionner le parallélépipède tel que les plans XY, XZ et YZ soient plans de symétrie

Orienteur • Créer le solide Orienteur : Main Toolbox → Cylinder • Imposer les dimensions :

o longueur = 1 m o diamètre extérieur = 0.5 m

• Soustraire (opération booléenne dans Main Toolbox) à ce cylindre un autre cylindre de diamètre 0.2 m.

• Positionner le cylindre creux comme voulu (cf. plan d’ensemble)


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Elévateur • Créer le solide Elévateur : ce solide est composé d’un cylindre de 1.5 m de

haut pour un diamètre de 0.2 m associé à un solide parallélépipédique (1x0.5x0.5 m3) percé d’un trou suivant tout son long de 0.2 m de diamètre.

• Positionner le solide : 0.25 m suivant Y entre l’Elévateur.

Bras • Créer le solide Bras : Main Toolbox → Cylinder • Ce solide est constitué d’un cylindre de 2.5 m de long

(diamètre de 0.2 m) associé en son bout à un cylindre de 0.25 m de long (diamètre de 0.5 m).

• Positionner correctement ce solide par rapport au reste du modèle : 0.75 m entre l’épaulement et l’Elévateur).

Pince

• Créer le solide Pince : la base de ce solide est un parallélépipède (1x1x0.5 m3). L’évidement représenté est obtenu par soustraction d’un solide (0.5x0.5x0.5 m3) correctement positionné qui vient retirer de la matière jusqu’à 0.5m dans la pièce. Les congés de raccordement sont obtenus en utilisant la fonction Fillet an Edge avec un rayon R = 0.1 m (sélectionner une des deux arêtes à arondir) et les chanfrein avec la fonction voisine avec une dimension caractéristique de 0.1 m également. • Positionner le solide convenablement (cf. plan

d’ensemble)

4. Créer les liaisons entre les solides • Encastrement de la Base (1 location, normal to grid) • Liaison pivot entre les pièces Base et Orienteur d’axe vertical Y (2 body, one

location, peak feature) • Liaison glissière entre les pièces Orienteur et Elévateur d’axe Y (2 body, one

location)


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• Liaison pivot glissant entre les pièces Elévateur et Bras d’axe X (2 body, one location, peak feature)

• Liaison encastrement entre les pièces Bras et Pince (2 body, one location, Normal to grid)

5. Vérification du modèle Vérifier le modèle (4 ddl) Analyser tous les solides créés (masse, opérateur d’inertie). Rq : dans ce TP, la pince a été dessinée d’une manière symétrique par rapport à l’axe porteur (Bras). Or, dans le TD correspondant, la pince exhibe un opérateur d’inertie avec des éléments non diagonaux non nuls. Il est possible de forcer directement le logiciel Adams à prendre en compte un tel opérateur d’inertie sans même changer la géométrie de la pièce dessinée. Il suffit de modifier la pièce (click droit puis « Modify ») et d’éditer l’opérateur d’inertie : « Define mass by » > User input et de cocher « Off diagonal terms ». Vous pouvez alors directement imposer chaque terme de la matrice d’inertie sans changer la géométrie de la pièce. Un marqueur (« Inertia Reference Marker) est nécessaire pour définir le point en lequel est donné l’opérateur d’inertie.


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6. Imposer les mouvements au niveau des différentes liaisons • Ajouter un mouvement de rotation entre les pièces Base et Orienteur : D(t) =

45d × (1-cos(360d × time)) • Ajouter un mouvement (défini par partie) entre les pièces Orienteur et

Elévateur : D(t) = STEP(time, 0, 0, 0.10, 30d) utiliser la fonction Builder • Ajouter un mouvement entre les pièces Elévateur et Bras défini par : D(t) =

360d × time Rq : vous pouvez également rajouter à loisir un mouvement de translation (défini par partie) entre les pièces Elévateur et Bras.

7. Lancer la simulation Utiliser l’icône Simulation dans la barre d’outil principale.

End Time : 1 s Steps : 200

Avant de lancer la simulation, assurez vous d’avoir enregistré votre modèle.

8. Questions : Créer des points de mesures pour vérifier les mouvements imposés. Tracer les efforts dans chacune des liaisons. Relever les efforts maximaux.

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