La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques
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Objectifs
► Prérequis
• Définir un objet technique
• Citer la fonction d’usage principale d’un objet (« À quoi sert-il ? ») et ses fonctions techniques
• S’approprier un cahier des charges
• Savoir utiliser un logiciel de CAO
• Décrire le fonctionnement d’un objet technique de façon simple
• Savoir parler de quelques propriétés, caractéristiques et de l’impact environnemental de matériaux (aptitude au façonnage, valorisation)
• Comprendre la réalisation d’un objet technique et identifier ses différents composants
• Identifier les flux d’énergie et d’information dans un objet à partir de ses composants
• Réaliser la chaine d’énergie et la chaine d’information d’un objet technique
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
► Attendus
• Analyser le fonctionnement et la structure des objets et systèmes techniques
• Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés
• Décrire les flux d’énergie et d’information d’un objet technique
• Mesurer des grandeurs
• Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO
• Définir un objet technique
• Citer la fonction d’usage principale d’un objet (« À quoi sert-il ? ») et ses fonctions techniques
• S’approprier un cahier des charges
• Savoir utiliser un logiciel de CAO
• Décrire le fonctionnement d’un objet technique de façon simple
• Savoir parler de quelques propriétés, caractéristiques et de l’impact environnemental de matériaux (aptitude au façonnage, valorisation)
• Comprendre la réalisation d’un objet technique et identifier ses différents composants
• Identifier les flux d’énergie et d’information dans un objet à partir de ses composants
• Réaliser la chaine d’énergie et la chaine d’information d’un objet technique
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
► Attendus
• Analyser le fonctionnement et la structure des objets et systèmes techniques
• Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés
• Décrire les flux d’énergie et d’information d’un objet technique
• Mesurer des grandeurs
• Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO
1. SAVOIR - Définition
Dans le cadre d’un projet, la description
théorique d’un objet (fonctions
assurées, structure et matériaux, flux
d’énergies et d’informations), sa
modélisation et sa simulation
numérique sont extrêmement
liées.
Les modélisations numériques et les simulations informatiques permettent d’évaluer les écarts entre la réalité virtuelle et la réalisation matérielle et de faire les meilleurs choix techniques.
Les modélisations numériques et les simulations informatiques permettent d’évaluer les écarts entre la réalité virtuelle et la réalisation matérielle et de faire les meilleurs choix techniques.
2. SAVOIR-FAIRE
► Analyser le fonctionnement et la structure
des objets et systèmes techniques
► Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés
► Identifier les flux d’énergie et d’information d’un objet technique
► Mesurer des grandeurs
► Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO à l’aide de système d’acquisition et de logiciel de traitement
Exemple :
Représentation
fonctionnelle d’un store automatique.
Représentation
fonctionnelle d’un store automatique.
► Identifier les matériaux d’un objet technique et leurs propriétés
Exemple :
Une scie à diamant est un équipement utilisé pour découper le verre. Cette technique de découpe du verre repose sur une propriété du diamant qui est un matériau caractérisé par son excellente dureté. La dureté d’un matériau est sa capacité à résister à la pénétration (rayures et poinçonnement).
Une scie à diamant est un équipement utilisé pour découper le verre. Cette technique de découpe du verre repose sur une propriété du diamant qui est un matériau caractérisé par son excellente dureté. La dureté d’un matériau est sa capacité à résister à la pénétration (rayures et poinçonnement).
► Identifier les flux d’énergie et d’information d’un objet technique
Exemple :
Flux d’énergie
d’un climatiseur utilisé pour refroidir la
pièce d’un lieu.
Flux d’énergie
d’un climatiseur utilisé pour refroidir la
pièce d’un lieu.
► Mesurer des grandeurs
Exemple :
Tension électrique aux
bornes d’un capteur.
Tension électrique aux
bornes d’un capteur.
► Modéliser et simuler la structure, le comportement d’un objet à l’aide d’un logiciel de CAO à l’aide de système d’acquisition et de logiciel de traitement
Exemple :
Modélisation
simplifiée de la commande électrique
d'injecteurs de carburants de véhicules avec des
composants représentés par des symboles
normalisés.
Modélisation
simplifiée de la commande électrique
d'injecteurs de carburants de véhicules avec des
composants représentés par des symboles
normalisés.
3. À RETENIR - Glossaire
Solution technique : Réponse concrète
aux différentes fonctions techniques
définies.
Représentation fonctionnelle :
Représentation graphique qui met en
évidence de façon simple le fonctionnement
d’un objet technique (fonction d’usage,
fonctions techniques, blocs fonctionnels et solutions
techniques).
Représentation structurelle :
Représentation graphique (schéma, croquis
ou dessins) faite pour décrire une solution
technique dans le cadre d'un projet.
Bloc fonctionnel : Sous-ensemble qui associe une
fonction technique et la solution qui permet de la
réaliser.
Chaine d’énergie : Ensemble des
fonctions techniques d’un objet technique qui
permettent d’apporter et de gérer
l’énergie nécessaire à son
fonctionnement (alimenter, distribuer, convertir,
transmettre).
Chaine d’information : Ensemble des fonctions
techniques d’un objet technique qui permettent de
gérer toutes les informations nécessaires
à son fonctionnement (acquérir des
informations et des données, les traiter et
communiquer des ordres à la chaine
d’énergie).
Partie commande : Partie qui prend des
décisions et qui donne des ordres à la
partie opérative. Autre manière de nommer
la chaine d'information d'un objet technique.
Partie opérative : Partie qui reçoit
des ordres de la partie commande et qui les
réalise. Autre manière de nommer la chaine
d'énergie d'un objet technique.
Programme : Suite ordonnée
d’instructions et de commandes, écrites dans
un langage donné, qui permet la réalisation
de plusieurs tâches. Un programme représente
la traduction informatique d’un algorithme dans le
langage de programmation informatique choisi.
Instrument de mesure : Dispositif qui repose sur une
échelle permettant de quantifier une grandeur
physique et de mesurer sa progression au cours du temps.
Modélisation : Représentation sous
diverses formes (dessin, schéma, maquette
réelle ou numérique) qui permet de bien
expliquer la structure ou le fonctionnement d'un objet
technique et aussi d’expérimenter son
comportement.
Comportement : Façon dont un objet technique
fonctionne et évolue au cours du temps.
Simulation numérique : Technique qui utilise
un logiciel informatique afin d’étudier
virtuellement un objet technique.
Prédiction d'un comportement : Annonce du
comportement d’un objet technique par la
connaissance de sa modélisation et en mettant en
œuvre une simulation numérique.
Écart : Différence entre les niveaux
de performance spécifiés dans un cahier des
charges d'un projet et les résultats de
l’expérimentation (ou entre la
réalité et la prédiction).
Niveau de performance : Niveau quantitatif attendu
pour un critère d’appréciation
défini pour une contrainte spécifiée
dans le cahier des charges d'un projet.
Logiciel de CAO : Logiciel informatique qui met en
œuvre des techniques de modélisation du
réel. Il permet de concevoir, simuler et de
produire des objets techniques.
« CAO » signifie Conception
Assistée par Ordinateur.
Maquette virtuelle : Fichier informatique d’un
objet technique qui permet de le visualiser en trois
dimensions (3D) et de simuler divers tests avec
l’utilisation d'un logiciel de CAO
spécifique.
Convention : Ensemble de plusieurs règles et
normes à respecter lors de la
représentation d'un objet technique. Elles sont
définies pour assurer la communication technique
et sont reconnues de façon internationale.
Prototype : Premier modèle réel d'un
objet technique fabriqué afin de le tester et de
l'améliorer avant de lancer une fabrication en
grandes quantités.
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