Projet de Fin d’Etudes Licence Sciences et Techniques Génie Informatique Etude et réalisation d’une

application (CAO), Simulation numérique et Visualisation Lieu de stage :Ecole Nationale des Sciences
Appliquées Réalisé par : MEJDOUBI Abderrahmane Soutenu le 1 UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN
ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES DEPARTEMENT D’INFORMATIQUE Année
Universitaire 2011-2012 Projet de Fin d’Etudes Licence Sciences et Techniques Génie Informatique Etude
et réalisation d’une application Logiciel Interface graphique ), Simulation numérique et Visualisation
Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Oujda Encadré par : Pr. RAHMOUNE Mohamed Pr. MAJDA
Aicha (FSTF) Pr. BENABBOU Abderrahim (FSTF) Soutenu le 15/06/2012 devant le jury composé de Pr.
BENABBOU Rachid Pr. ZAHIAzzedine Pr. MAJDA Aicha UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES Licence Sciences et Techniques Génie Informatique
Interface graphique ), Simulation numérique et Visualisation Pr. RAHMOUNE Mohamed (ENSAO) (FSTF)
Pr. BENABBOU Abderrahim (FSTF) /06/2012 devant le jury composé de : Etude et réalisation d’une
application Logiciel : Interface graphique (CAO), Simulation numérique et Visualisation Chute libre
Distance de sécurité Etude de crash i| Dédicace AuDIEU tout puissant mon créateur. À ma mère, en
témoignage de ma profonde gratitude et de mon incontestable reconnaissance, pour ses prières et son
soutien toutau long de mon cursus, toute la confiance qu’elle m’accorde et tout l’amour dont elle
m’entoure, À monpère, celui qui m’a toujours indiqué la bonne voie,en signe d’amour, de gratitude pour
tous les soutiens et les sacrifices dont il a fait preuve à mon égard, Nul mot ne saurait exprimer à sa
juste valeur le dévouement et le profond respect que je porte envers vous.Je remercie le bon DIEU qui a
illuminé ma vie par votre présence. Que DIEU vous préserve et vous accorde, santé, bonheur et
prospérité, À mes deux chers frères, que je leur souhaite une vie pleine de bonheur et de succès, À toute
ma famille, Àmes amis, et à tous mes proches, À tous ceux qui m’aiment, je dédie ce modeste travail…
Abderrahmane ii| Remerciements Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères
remerciements au professeur Mr. RAHMOUNE Mohamed, mon encadrant de stage, pour m’avoir
intégré rapidement au sein de l’Equipe de Modélisation et Simulation Numérique de l’ENSA d’Oujda, et
m’avoir accordé toute sa confiance; pour le temps qu’il m’a consacré tout au long de cette période,
sachant répondre à toutes mes interrogations; sans oublier sa participation au cheminement de ce
rapport. Ainsi, je tiens à présenter mes reconnaissances et mes remerciements à mon encadrant
académique Mme.MAJDAAicha, pour le temps consacré aux réunions qui ont rythmées les différentes
étapes de mon stageet à la lecture de ce rapport. Les discussions que nous avons partagées ont permis
d’orienter mon travail d’une manière pertinente. Je la remercie aussi pour sa disponibilité à encadrer ce
travail à travers ses critiques et ses propositions d’amélioration. Je saisis aussi l’occasion pour remercier
Mr.BERRICH Jamal, ingénieur en informatique à l’ENSAO, pour son support technique. Il m’est agréable
de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de tous mes enseignants à l’FST de Fès qui ont si
bien menés leur noble quête d’enseignement. Je les remerciedu fond de mon cœur, non seulement
pour le savoir qu’ils m’ont transmis, mais aussi pour la fierté et l’ambition que leurs personnes
m'inspirent. Je remercie égalementPr.BENABBOU Rachid, Pr. ZAHI Azzedine et Pr. MAJDAAicha,les
membres du jury pour m’avoir honoré en acceptant d’évaluer et de juger ce travail. Enfin je remercie
toutes les personnes qui ont contribuées de près ou de loin à la réalisation de ce travail, ainsi qu’au bon
déroulement du stage, et dont les noms nefigurent pas dans ce document. Projet de Fin d’Etudes
Résumé iii| Résumé La simulation numérique du comportement des pièces mécaniques et la simulation
des procédés de leurs fabrications deviennent des outils stratégiques d’aide à la décision et à
l’amélioration du cyclede vie des projets industriels. Un gain considérable en temps de productionest
remarqué depuis l’intégration de la simulation numériquesous forme de prologiciels. Le temps de
productiond’un véhiculequi était de deux à trois années, a été réduit àune année voire moins
actuellement. Ce projetvient d’être initié à l’équipe de recherche (EMSN : Equipe de Modélisation et
Simulation Numérique) de l’ENSAO ; Mais le temps de stage alloué ne permet pas d’aller au bout de
toutes les ambitions de l’équipe. Néanmoins, un plan et un planning ontété établis avec le responsable
du projetafin de répondre au cahier des charges et respecterles délais prévus. Dans cette perspective,
nous nous intéressons d’une manière globale, à la simulation numérique par les éléments finis qui nous
permet d’introduire la physique à la géométrie des pièces pour mieux cerner les problèmes de service
ou de production. Cet intérêt est concrétisé dans ce projet, par notre contribution à la réalisation
d’uneapplicationopérationnelle; de l’interface graphiquepour la réalisationde lagéométrie (conception
de pièce), en passant par le solveur poursimuler le mouvement et/ou le comportement mécanique ainsi
que le discrétiseur pour générer le maillage d’une surface, à la visualisation des résultats du calcul. Nous
traitons en particulier à titre applicatif et de manière itérative : lasimulation d’un corps en chute libre, ce
cas représente le test pilote pour la mise en placed’une architecturecaractérisée par son évolutivité, son
indépendance ainsi que son extensibilité ; le mouvement cinématique,et, l’étude de crashd’un véhicule
contre un obstacle afin de montrer le potentiel de l’application. Mots clés : simulation numérique -
géométrie - dessin- graphique - discrétisation - maillage - cinématique - chute libre - distance de
sécurité- crash Projet de Fin d’Etudes Résumé iv| Projet de Fin d’Etudes Table des matières v| Table des
matières Dédicace ...................................................................................................................... i
Remerciements .......................................................................................................... ii
Résumé ..................................................................................................................... iii Table des
matières ................................................................................................... iv Liste des
figures ....................................................................................................... vi Liste des
tableaux ................................................................................................... vii
Glossaire ................................................................................................................. viii
Introduction .............................................................................................................. ix Chapitre I : Contexte
générale du projet 1. Organisme d’accueil ......................................................................................... 2 1.1.
Présentation de l’ENSAO .................................................................................... 2 1.2. Les
études ........................................................................................................... 2 1.3. Equipes de
recherches ........................................................................................ 4 2. Cadre du projet et problématique
: .................................................................. 5 3. Objectif de
l'étude ............................................................................................. 5 4. Plan du
document ............................................................................................. 6 Chapitre II : Etude générale du
projet 1. Etude préliminaire ............................................................................................. 8 1.1. Recueil des
besoins fonctionnels ........................................................................ 8 1.2. Choix
techniques ................................................................................................. 9 1.3. Planification du
projet ........................................................................................ 10 1.4. Recueil des besoins
opérationnels .................................................................... 12 1.5. Identification des acteurs et
messages ............................................................. 12 2. Rappel de quelques notions en
physique ......................................................13 2.1. Chute
libre .......................................................................................................... 13 2.2. Distance
d’arrêt .................................................................................................. 14 2.3. La simulation numérique du
crash d’un véhicule ............................................... 15 2.3.1. Notions sur la mécanique des milieux
continues ..................................................... 15 2.3.2. Maillage et discrétisation de la
géométrie ................................................................ 16 3. Capture des
besoins ........................................................................................16 3.1. Déterminer les cas
d’utilisation .......................................................................... 16 3.2. Description préliminaire des cas
d’utilisations ................................................... 18 3.3. Description détaillée des cas
d’utilisation .......................................................... 19 Chapitre III : Analyse et conception du projet 1.
Analyse du projet .............................................................................................26 1.1. Identification des
classes candidates ................................................................ 26 1.2. Développement du modèle
statique .................................................................. 26 1.3. Diagramme des
composants ............................................................................. 28 Projet de Fin d’Etudes Table des
matières vi| 2. Conception du projet .......................................................................................28 2.1.
L’architecture mise en place .............................................................................. 28 2.2. Diagramme de
classes détaillées ...................................................................... 30 2.3. Modèle de
données ........................................................................................... 30 Chapitre IV : Mise en œuvre du
projet 1. Outils et langages utilisés ...............................................................................34 1.1. C++ / Visual-
C++ ............................................................................................... 34 1.2. Qt / Qt
Creator ................................................................................................... 35 1.3.
XML .................................................................................................................... 35 2. L’architecture
MVC...........................................................................................36 3.
Réalisation ........................................................................................................38 3.1. Informations
statistiques sur le code ................................................................. 38 3.2. L’interface
graphique ......................................................................................... 39 5.1.1. La barre de
menu .................................................................................................... 41 5.1.2. Le menu
Horizontal ................................................................................................. 43 5.1.3. Le menu
Vertical ...................................................................................................... 43 5.1.4. La zone de
dessin ................................................................................................... 44 3.3. Le
solveur .......................................................................................................... 45 3.4. Le discrétiseur :
générateur du maillage ........................................................... 47 3.5. Points à
améliorer .............................................................................................. 49 3.6. Liste des
bugs .................................................................................................... 49 Conclusion et
perspectives .................................................................................... 50
Index ......................................................................................................................... 51
Bibliographie ........................................................................................................... 52
Annexes ................................................................................................................... 53 Annexe I : Processus
Y ..........................................................................................53 Annexe II :
UML .......................................................................................................54 Annexe III : La simulation
numérique....................................................................56 Projet de Fin d’Etudes Liste des figures vii| Liste
des figures Figure 1 : Les besoins principaux de
l’application .......................................................................... 9 Figure 2 : 2TUP, Le processus de
développement en Y ................................................................ 10 Figure 3 : Le planning du
projet ..................................................................................................... 11 Figure 4 : Diagramme des cas
d’utilisations .................................................................................. 18 Figure 5 : Diagramme de séquence -
Dessiner des formes géométriques - ................................... 20 Figure 6 : Diagramme de séquence -
Générer le maillage d’une surface - .................................... 21 Figure 7 : Diagramme de séquence -
Visualiser les simulations - ................................................. 22 Figure 8 : Diagramme de classes
préliminaires ............................................................................. 26 Figure 9 : Diagramme de
composants ............................................................................................ 28 Figure 10 : Schéma global de
l’architecture de l’application ......................................................... 29 Figure 11 : Diagramme de classes
détaillées ................................................................................. 30