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
www.decade-dynamics.org
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
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.
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 ».
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
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
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.
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
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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.