Joint optimization of vehicle dynamics and mechanical design through a multi-body based strategy

In a context of technical, ideological, social and political upheavals, the mobility is, today more than ever, deeply questioned. The automotive industry must constantly reinvent itself and, to do so, develops both innovative technologies and the design methods able to optimize them and to integrate them into new solutions. Thus, considering ever more numerous and diversified aspects, the design of vehicles responding to current and future challenges is an ever more ambitious task. This thesis aims at proposing a multidisciplinary and integrated design approach, specifically addressed to the conception of road vehicles. Precisely, the strategy consists of the synthesis of automobile suspensions, the optimization of their kinematics in order to obtain the best road performances, while taking the mechanical constraints of design and manufacturing into account. An algorithm combining several numerical processes based on the multibody formalism allows, first, to satisfy the constraints to which the vehicle is subjected, then to test this vehicle through a hybrid simulator in which transient simulation and steady-state analysis are juxtaposed, and finally, to evaluate it according to the whole of selected criteria. The method enables obtaining judicious trade-off between the exhaustiveness of the tests and the criteria and the computational time and, thus, handling the design process in its wholeness, in a consistent and efficient way. This strategy has been successfully applied to the design of a new concept of electric unipersonal three-wheeler dedicated to urban mobility: the Wemoov, characterized by its narrowness imposing its tilting in curve. This particular dynamics has been made possible by the development of an innovative front axle.Optimisation conjointe de la dynamique et de la conception mécanique de véhicules routiers au travers d’une stratégie basée sur l’approche multi-corps Dans un contexte de bouleversements techniques, idéologiques, sociaux et politiques, la mobilité est, aujourd’hui plus que jamais, profondément remise en question. L’industrie automobile doit sans cesse se réinventer et, pour se faire, développe autant les technologies innovantes que les méthodes de conception capables de les optimiser et de les intégrer au sein de nouvelles solutions. Ainsi, considérant des facteurs toujours plus nombreux et diversifiés, la conception de véhicules répondant aux défis actuels et futurs est une tâche toujours plus ardue. L’objectif de la thèse est de proposer une démarche de conception multidisciplinaire et intégrée, spécifiquement dédié à la création de véhicules routiers. Précisément, la stratégie consiste en la synthèse de suspensions automobiles, l’optimisation de leur cinématique en vue d’obtenir les meilleures performances routières, tout en tenant compte des contraintes mécaniques de conception et de fabrication. Un algorithme combinant plusieurs méthodes numériques sur la base du formalisme multi-corps permet, d’une part, de satisfaire les contraintes auxquelles le véhicule est soumis, d’ensuite tester ce véhicule au travers d’un simulateur hybride dans lequel analyse transitoire et calcul des états stationnaires se juxtaposent, et finalement d’évaluer celui-ci selon l’ensemble des critères retenus. La méthode permet d’obtenir de judicieux compromis entre l’exhaustivité des tests et des critères et le temps de calcul et, ainsi, d’appréhender de façon cohérente et efficace la démarche de conception dans sa globalité. Cette stratégie a été appliquée avec succès à la conception d’un nouveau concept de tricycle électrique, unipersonnel et dédié la mobilité urbaine: le Wemoov, caractérisé par son étroitesse imposant son inclinaison en courbe. Cette dynamique particulière a été rendue possible par l’élaboration d’un train avant innovant.(FSA - Sciences de l'ingénieur) -- UCL, 201