La conception mécanique assistée par ordinateur est un processus complexe unissant différentes activités. L’intégration de ces activités est nécessaire pour satisfaire aux exigences actuelles de l'ingénierie (simultanée, concourante, communicante). Ce besoin est confronté à des problèmes de modélisation, de structuration de données et de communication interprocessus. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à l'intégration CAO/calcul. Nous présentons une approche originale permettant d'intégrer ces activités à différents niveaux du processus de conception mécanique. Nous présentons dans le premier chapitre une étude des différentes étapes de conception des produits mécaniques, afin d'identifier les techniques, méthodes et modèles de calcul utilises dans chacune de ces étapes. Nous analysons dans le deuxième chapitre le problème de l'intégration CAO/calcul. Nous commençons par la définition des exigences de l'intégration des fonctions et des outils relatifs à ces deux domaines. Nous présentons ensuite un état de l'art permettant d'identifier les facteurs clés du problème considéré. Cela nous permet d'introduire notre point de vue, qui s'articule autour des trois composantes suivantes : méthode de conception, modèle de produit et modèle de processus de conception. Notre contribution personnelle fait l'objet du chapitre trois. D’abord, nous détaillons la méthode de conception fonctionnelle permettant de couvrir l'activité de conception, depuis l'expression du besoin jusqu'aux étapes du domaine pré-manufacturier. Nous proposons ensuite la structure et les concepts du modèle de processus et du modèle de produit que nous proposons pour satisfaire les exigences de l'intégration CAO/calcul. Dans le chapitre quatre, nous décrivons l'outil informatique que nous avons développé pour illustrer notre approche. Sur la base d'un exemple d'application, le cinquième chapitre est consacré à l'évaluation du système informatique et a la présentation de nos perspectives de recherche.

La conception assistée par ordinateur (CAO) apparaît plus que jamais comme un processus complexe unissant différentes activités de natures différentes: modélisation géométrique, synthèse, analyse, simulation, calcul, fabrication, etc. Un système de CAO doit permettre non seulement la création d'une quantité considérable d'objets (surface, volume, maillage, cotation, tolérance, effort, ...), mais aussi la gestion des liens entre ces objets. Ces relations entre les objets peuvent se présenter sous forme de contraintes géométriques, technologiques, économiques ou même administratives. Le modèle des données de tel système doit donc pouvoir gérer l'évolution de ces objets et la propagation des contraintes et supporter les éventuels changements des paramètres de conception. De plus en plus, l'intégration des différents outils de CAO, Calcul et simulation s'avère nécessaire. Cet ouvrage présente une contribution originale à l'intégration des aspects CAO et Calcul_simulation en se basant sur des maquettes numériques développées à base d'exemples en vu de montrer la généralisation des concepts proposés à un contexte industriel. La conception assistée par ordinateur (CAO) apparaît plus que jamais comme un processus complexe unissant différentes activités de natures différentes: modélisation géométrique, synthèse, analyse, simulation, calcul, fabrication, etc. Un système de CAO doit permettre non seulement la création d'une quantité considérable d'objets (surface, volume, maillage, cotation, tolérance, effort, ...), mais aussi la gestion des liens entre ces objets. Ces relations entre les objets peuvent se présenter sous forme de contraintes géométriques, technologiques, économiques ou même administratives. Le modèle des données de tel système doit donc pouvoir gérer l'évolution de ces objets et la propagation des contraintes et supporter les éventuels changements des paramètres de conception. De plus en plus, l'intégration des différents outils de CAO, Calcul et simulation s'avère nécessaire. Cet ouvrage présente une contribution originale à l'intégration des aspects CAO et Calcul_simulation en se basant sur des maquettes numériques développées à base d'exemples en vu de montrer la généralisation des concepts proposés à un contexte industriel.

DE PAR L'EVOLUTION DES PROCESSUS INDUSTRIELS, LA SIMULATION DU COMPORTEMENT DES PRODUITS TECHNIQUES EST EMPLOYEE DE PLUS EN PLUS FREQUEMMENT, PAR DE PLUS EN PLUS D'ACTEURS, SITUES SUR DES SITES DIFFERENTS. DE PLUS EN PLUS TOT DANS LE PROCESSUS DE CONCEPTION, BIEN AVANT QUE LE PRODUIT N'EXISTE PHYSIQUEMENT, LE CALCUL EST UTILISE ET SOUVENT REUTILISE AU SEIN D'UN MEME PROJET DE CONCEPTION MAIS AUSSI DE FACON TRANSVERSE A DIFFERENTS PROJETS. CETTE SITUATION FAIT APPARAITRE UN CERTAIN NOMBRE DE DIFFICULTES (MULTITUDE DES MODELES MANIPULES, DYNAMIQUE D'EVOLUTION DU PROCESSUS DE CONCEPTION, DIFFICULTES DE COOPERATION ENTRE LES ACTEURS ET CAPITALISATION ET REUTILISATION DES CONNAISSANCES GENEREES PAR LE CALCUL). DANS CE CONTEXTE, LE TRAVAIL DE THESE PROPOSE, A PARTIR D'OBSERVATIONS SUR LE TERRAIN INDUSTRIEL, UNE CONTRIBUTION METHODOLOGIQUE A LA PRISE EN COMPTE DU CALCUL MECANIQUE DANS LE PROCESSUS DE CONCEPTION. CETTE METHODOLOGIE S'APPUIE SUR UNE STRUCTURATION DES INFORMATIONS MANIPULEES LORS DE LA MISE EN UVRE DU CALCUL MECANIQUE EN CONCEPTION ET VISE A FOURNIR UNE AIDE A LA GESTION DES MODIFICATIONS ET A LA MODELISATION, UN SUPPORT A LA CAPITALISATION ET A LA REUTILISATION DE MODELES, DE DEMARCHES DE CALCUL ET DES CONNAISSANCES ISSUES DU CALCUL, ET UN SUPPORT A LA COOPERATION ENTRE LE CONCEPTEUR ET L'ANALYSTE. CETTE STRUCTURATION S'ARTICULE AUTOUR DES CONCEPTS DE MODELE MECANIQUE ET DE CAS D'ECOLE. LE MODELE MECANIQUE EST INTRODUIT POUR REPRESENTER LE COMPORTEMENT MECANIQUE DU PRODUIT, IDEAL POUR REPONDRE AUX OBJECTIFS DU CALCUL, INDEPENDAMMENT DE LA METHODE ET DE L'OUTIL DE CALCUL. LE CAS D'ECOLE EST UN CALCUL AUQUEL UN STATUT PARTICULIER EST DONNE RELATIVEMENT A LA GENERICITE DES INFORMATIONS QU'IL CONTIENT. UNE MAQUETTE NUMERIQUE EST EGALEMENT PRESENTEE POUR ILLUSTRER L'INTERET DE LA PROPOSITION DANS LE TRAVAIL QUOTIDIEN DU CONCEPTEUR ET DE L'ANALYSTE.

DANS LE CADRE DE LA CONCEPTION MECANIQUE, LE CALCUL EST UN OUTIL DE VALIDATION. OR, POUR CONCEVOIR, LES CONCEPTEURS UTILISENT NATURELLEMENT DES REGLES DE CALCUL IMPLICITES AFIN DE REALISER DES CHOIX ASSURANT UNE RESISTANCE MECANIQUE SUFFISANTE. LES CHOIX DE CONCEPTION S'ARTICULENT AUTOUR DES RAISONNEMENTS EXPERTS DES CONCEPTEURS ET DES CALCULATEURS. NOUS PROPOSONS UNE RECHERCHE AUTOMATISEE DES PREMIERES SOLUTIONS DE CONCEPTION. LES SOLUTIONS RESPECTENT LES CONCEPTS EMIS PAR LA CREATIVITE, LES OBJECTIFS CITES DANS LE CAHIER DES CHARGES, LES REGLEMENTS DE CONCEPTION, LES CRITERES MECANIQUES ET TOUS LES RAISONNEMENTS DE CONCEPTION ET DE CALCUL. AINSI, LES TRAVAUX PRESENTES PRECONISENT L'UTILISATION DES THEORIES DE CALCUL AU PLUS TOT DANS LE CYCLE DE CONCEPTION : LE CALCUL EST INTEGRE DANS LA CONCEPTION ET PARTICIPE AUX CHOIX DE CONCEPTION. NOTRE LOGIQUE EST BASEE SUR UNE DOUBLE MODELISATION : LA MODELISATION DES CONNAISSANCES ET LA MODELISATION DU RAISONNEMENT DE CONCEPTION. D'UNE PART, LA MODELISATION DES CONNAISSANCES S'ARTICULE AUTOUR DU PRODUIT. LE PRODUIT EST CONCU SELON DIFFERENTS POINTS DE VUE. CHACUN EST REPRESENTE PAR UNE VARIABLE. SELON LE NIVEAU DE PERCEPTION DE CHAQUE POINT DE VUE, LA VALEUR DE LA VARIABLE EST PRECISE (VALEUR NUMERIQUE) OU APPROXIMATIVE (VALEUR FLOUE, QUALITATIVE OU LINGUISTIQUE). D'AUTRE PART, LE RAISONNEMENT DE CONCEPTION EST LE RESULTAT D'UN ENSEMBLE DE REGLES ELEMENTAIRES APPELEES CONTRAINTES. ELLES SONT SPECIFIEES SOUS FORME DE RELATIONS CONTINUES OU DISCRETES. AFIN DE RECHERCHER DES VALEURS COHERENTES POUR CHAQUE VARIABLE ET DONC DE PROPOSER DES CHOIX DE CONCEPTION, NOUS UTILISONS LA NOTION MATHEMATIQUE DE CONSISTANCE. ELLE S'INSCRIT DANS LA RESOLUTION DE PROBLEMES CSP. NOS TRAVAUX PERMETTENT LA RECHERCHE DE SOLUTIONS DE CONCEPTION OPTIMISEES ET SELON UNE DEMARCHE INTEGREE ET INVERSEE. LES LOIS DE LA MECANIQUE DES STRUCTURES S'INSCRIVENT DANS LE RAISONNEMENT SOUS DES FORMES ADAPTEES : ELLES PEUVENT ETRE ANALYTIQUES OU APPROCHEES. DEUX TECHNIQUES DE CONSTRUCTION DE MODELES APPROCHES SONT COMPAREES ET EVALUEES : LA METHODE DES ELEMENTS FINIS ET LES TECHNIQUES NEURONALES. NOUS AVONS APPLIQUE NOS CONCEPTS A LA CONCEPTION DE TREILLIS DE POUTRES ET D'APPAREILS A PRESSION PARALLELEPIPEDIQUES. LES MODELES MECANIQUES UTILISES APPELLENT LES THEORIES DES BARRES, DES POUTRES, DES PLAQUES ET DES COQUES.

Cette thèse est relative au domaine de la conception de systèmes mécaniques et plus particulièrement à la modélisation fonctionnelle du produit en cours de conception. Actuellement, les systèmes informatiques de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) ne sont pas conçus pour fournir une assistance dans la recherche et le maintien de la cohérence entre les données fonctionnelles et la définition structurelle du produit. La mise en œuvre de telles fonctionnalités nécessite une formalisation de la description fonctionnelle du produit et l'explicitation des liens entre fonctions et éléments structurels du produit en cours de définition. Ce travail est centré sur la proposition d'un modèle «produit» basé sur la notion de flux physique et sur un concept d'association de surfaces reposant sur les SATT (Surfaces Associées Technologiquement et Topologiquement). A partir d'un graphe minimal d'associations de surfaces, décrivant les flux de quantité de mouvement entre le produit et son environnement, il est possible, à l'aide d'opérateurs de décomposition, de générer des niveaux de définition du produit de plus en plus précis. La gestion de la cohérence entre les différents niveaux porte essentiellement sur les paramètres de position relative entre surfaces fonctionnelles: les chaînes de cotation fonctionnelle peuvent alors être créées automatiquement par les opérateurs de décomposition. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une réflexion plus générale sur le modèle produit pour la conception intégrée. Un développement informatique a permis de spécifier la structure de données et la gestion des contraintes du modèle