Ingénieure en mécanique et ergonomie
BOSSOIR POUR KAYAK
Printemps 2018
Equipe : 3 étudiants
Outils : CATIA V5, Abaqus
Méthode des éléments finis et optimisation de structures, appliquée à un bossoir pour kayak
Contexte
Ce projet a pour objectif de dimensionner une fixation de kayak pour un catamaran.
Le catamaran est l’objet d’un autre de mes projets de Design industriel et création de nouveaux produits.
Il mesure 11 mètres sur 4,3 mètres, et peut accueillir 8 personnes à bord dont 4 personnes au couchage.
Il dispose d’espace sur ses deux flancs. C’est à cet endroit qu’il est possible de mettre un kayak suspendu uniquement.
Énoncé du besoin
Lors de leurs excursions en mer, les plaisanciers sur le catamaran aiment profiter de cet accès direct à la mer pour pratiquer des activités nautiques telles que la plongée, le paddle ou le kayak. Ce dernier étant couramment utilisé, mais nécessitant une annexe spécifique pour cause d’encombrement, il existe un besoin de proposer une fixation pour kayak sur catamaran.
Analyse fonctionnelle externe
Pour définir les fonctions nécessaires au produit, on a effectué une étude de type Analyse Fonctionnelle Externe. Pour chaque fonction, on définit une solution adéquate. Ce processus permet de justifier les hypothèses de construction du modèle.
Notre recherche de structure se fera ainsi :
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Optimisation topologique : Dimensionnement général pour obtenir la forme du bras pour un kayak en conditions dégradées (avec 2 personnes à bord), conforme aux critères de limite du modèle
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Variation de la forme du bras : Varier les procédés de fabrication, les matériaux. Critère d’évaluation : Compromis poids du système, résistance
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Choix du modèle sur critères de prix et de facilité de fabrication
Etude
Un premier bras V1 est modélisé sur la base des dimensions maximales imposées au système. On fait subir à ce modèle une optimisation topologique pour obtenir une forme optimisée, nous permettant de définir 3 autres bras V2, sous 3 procédés de fabrication différents : le fraisage, le cintrage de tube et l’utilisation de tôle.
Ensuite, on tester les bras V2 sur une base de critères de contraintes : résistance et poids. Il faut enfin choisir entre les modèles restants sur une base de critères d’objectifs : prix et facilité du procédé de fabrication.
Résultat
La solution finale est un double bossoir composé d’un bras réalisé par soudage de tubes en composite carbone/epoxy, et muni d’un cache (non visible sur l’image). Il peut supporter une charge de 200 kg, c’est-à-dire un kayak avec 2 personnes à bord et leur équipement.
Discussion
La structure finale choisie peut encore être optimisée en cherchant les dimensions standards dans l’industrie. De même, le procédé de fabrication a un coût que nous n’avons pas pris en compte.
L’étude du pivot avec le catamaran, avec des bagues, pourraient être aussi réalisée pour une étude de la phase de rangement. Nous nous sommes concentrés sur la phase d’utilisation car c’est la plus critique.
Fonctions et solutions choisies
Optimisation topologique sur Abaqus
Cliquer sur la flèche noire pour défiler vers la droite
Equipe :
Erwin BLIN
Fanny MONNIER
Marine TEYSSIEUX