Les outils de simulation aident à répondre aux nombreuses interrogations qui surgissent en début de processus

LearnLes meilleures conceptions résultent d’opportunités saisies, d’erreurs commises et de l’exploration de différentes pistes. L’innovation survient quand concepteurs et ingénieurs peuvent s’autoriser le luxe et le temps d’explorer de nombreuses options de conception différentes. Ce n’est qu’après avoir envisagé toutes ces pistes qu’une voie d’innovation peut émerger. Pourtant, calendriers de production, budgets et dates d’expédition entravent souvent cette capacité d’exploration des options. Après tout, sur les marchés actuels à mondialisation croissante qui sont soumis à une concurrence sauvage, les temps de mise sur le marché revêtent toujours une importance capitale.

Les outils d’analyse et de simulation placent toute la puissance de l’innovation entre les mains des concepteurs, sans pour autant sacrifier les temps de mise sur le marché. Ces outils leur permettent de garantir qualité et performance des conceptions en les testant numériquement pour en retirer des informations techniques de valeur, dès le début du processus de conception. La pression de la concurrence a contribué à faire monter en flèche, dans tous les secteurs industriels, l’adoption de la simulation d’ingénierie comme un outil stratégique d’innovation et de réduction des coûts de développement.

Utilisé efficacement et avec précision, le logiciel de simulation peut aider les ingénieurs à prévoir les performances des produits, obtenir plus d’informations, réduire les risques de défaillance, diminuer les coûts de production, limiter l’utilisation de matières premières et éviter la « surconception ». Ce processus permet non seulement de réaliser des produits de qualité supérieure, mais peut également permettre de réduire les coûts de réclamation de garantie attribuables à des défaillances.

Il existe différents types d’outils de simulation, bien que les plus utilisés par les ingénieurs de conception soient les logiciels d’analyse par éléments finis, de mécanique des fluides numérique et de simulation multiphysique. Les logiciels d’analyse par éléments finis permettent aux ingénieurs de comprendre l’incidence des forces et des contraintes qui s’exercent entre les pièces par l’application à la géométrie du modèle de charges de type palier, de pressions et de couples. Les logiciels de mécanique des fluides numérique permettent aux ingénieurs d’étudier les transferts thermiques par conduction, convection et rayonnement afin de mieux comprendre les effets des changements de température sur les pièces et les assemblages.

La simulation multiphysique, dérivée de l’analyse par éléments finis classique, permet aux ingénieurs et aux concepteurs de créer des prototypes virtuels de leurs conceptions, qui fonctionnent dans des conditions multiphysiques réelles ou dans lesquelles interagissent différents types de physiques couplées. Les outils de simulation multiphysique permettent de simuler l’interaction entre la mécanique des structures, les transferts thermiques, l’écoulement des fluides et l’électromagnétique au sein d’un environnement unique, ce qui en fait la solution idéale pour la conception mécatronique.

Des outils pas seulement réservés aux experts. Par le passé, l’usage des outils de simulation était réservé aux spécialistes, il était donc difficile de restituer les résultats d’analyse dans la boucle de conception. La collaboration entre analystes et ingénieurs est souvent rendue compliquée par des connaissances spécifiques aux différents domaines, des techniques spéciales et l’utilisation de différents langages. Les analystes pensent en termes de propriétés des matériaux, de cas de charges, de tensions et de contraintes. Les ingénieurs, bien que disposant d’une solide formation, ne maîtrisent pas les subtilités de la mécanique non linéaire, des fonctions de fracture, de fluage et d’élasticité, des transformations de phase, qui sont toutes essentielles à l’analyse par éléments finis.

Intégration CAO. Les fournisseurs ont travaillé dur pour développer des outils de simulation que les ingénieurs de conception peuvent utiliser par l’intégration étroite de leurs propres outils avec des logiciels de CAO, qui améliorent l’interface utilisateur et utilisent le jargon courant des ingénieurs. Ces derniers peuvent importer des modèles CAO directement depuis leurs logiciels CAO pour effectuer des tests de résistance ou des démonstrations de mouvement, ou pour explorer la dynamique des fluides et les flux thermiques autour et dans les produits.

Anticiper l’inattendu. Grâce aux outils de simulation, les ingénieurs peuvent optimiser la performance de leurs produits et réaliser des conceptions insensibles aux variations de paramètres telles que les propriétés des matériaux, les cotes et les conditions d’environnement, et même à une utilisation inattendue par le client. L’optimisation numérique du produit en tenant compte de tout problème potentiel ou variation accidentelle d’utilisation permet aux ingénieurs de garantir des performances optimales du produit.

Un maillage amélioré. Maillage : la décomposition d’un modèle informatique en petits éléments adaptés à la simulation numérique est essentielle pour obtenir des résultats précis. Plus le maillage est dense, plus la solution sera précise. L’analyse de grands modèles constitue toutefois une tâche de calcul intensif, c’est pourquoi la méthode standard utilisée face à ce problème consiste à simplifier la géométrie en supprimant des fonctionnalités, etc. Les outils de simulation offrent désormais des fonctionnalités de maillage au moins partiellement automatisées, ce qui simplifie grandement le processus de préparation des données géométriques à analyser.

Utiliser la modélisation directe. Les modèles créés avec les outils de CAO paramétriques classiques basés sur un historique peuvent être difficiles à utiliser avec des outils de simulation. Les outils de modélisation directe permettent aux utilisateurs d’intégrer plus facilement la simulation dans leur processus de conception, car ils peuvent ainsi éditer directement la géométrie, sans tenir compte de son historique. Les outils de modélisation directe permettent également de supprimer beaucoup plus facilement des fonctionnalités des modèles afin de les préparer pour la simulation.

Des résultats en temps réel. Il y a encore peu de temps, les analystes configuraient leurs simulations, rentraient chez eux et revenaient le lendemain pour voir les résultats. Grâce à des postes de travail plus puissants et moins coûteux et à des codes de simulation plus avancés, tout cela appartient désormais au passé. On trouve aujourd’hui sur le marché des produits qui effectuent des simulations en temps réel, permettant aux ingénieurs d’obtenir instantanément des réponses à leurs interrogations.

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