Simulation numérique : études de fatigue, optimisation et cas d’application [dossier spécial Visiativ 3/3]

L’INTÉGRAL DU DOSSIER SPÉCIAL SIMULATION

1. Simulation numérique : définition et enjeux [dossier spécial Visiativ 1/3] 
2. Logiciel simulation : l’offre Visiativ à travers le portfolio simulation Dassault Sytèmes [dossier spécial Visiativ 2/3]
3. Simulation numérique : études de fatigue, optimisation et cas d’application [dossier spécial Visiativ 3/3]

simulation : Les études de fatigue

L’Industrie exerce une pression croissante sur les fabricants afin d’utiliser moins de matériaux pour fournir des composants plus légers mais toujours aussi solides, et le tout en moins de temps.

Beaucoup d’entreprises utilisent les analyses par éléments finis pour calculer les contraintes de conception. Mais l’analyse de fatigue est encore souvent faite en choisissant manuellement les points de contraintes. Cela représente beaucoup de temps et est peu fiable, car il est facile de mal identifier les zones de rupture.

La validation des composants en testant un prototype en laboratoire prend du temps. Si le prototype est rejeté prématurément, le cycle de conception devient coûteux. Le projet prend plus de temps et la livraison est retardée. Les enjeux de la fatigue sont directement liés à la qualité du produit : les rappels de pièces peuvent être très coûteux et, en plus de vous faire de la mauvaise publicité, c’est également un facteur de baisse de productivité.

Pour améliorer la corrélation entre le test et l’analyse, il faut des outils dédiés afin de valider plus efficacement les programmes de conception et d’essais. En effet, concernant les méthodes traditionnelles qui évaluent les localisations de fissures uniquement, les contraintes principales maximales peuvent être correctes pour des cas simples, mais restent peu fiables pour des chargements complexes. Pour pallier à ce type de problèmes, il existe aujourd’hui des outils qui s’appuient sur la technologie des éléments finis et qui permettent d’évaluer de façon précise la position des fissures et la durée de vie des produits même en cas de chargements complexes.

De la simulation à l’optimisation

L’optimisation est une problématique actuelle et qui nous pousse à développer des produits toujours plus innovants, toujours plus performants et toujours plus rapidement. Il existe plusieurs manières d’optimiser un produit, comme il existe plusieurs objectifs d’optimisation. Selon les besoins et les objectifs, certains voudront minimiser le poids de leurs pièces, d’autres voudront utiliser le matériau le moins cher et tout cela sans que ce soit au détriment des performances du produit, qu’elles soient mécaniques, thermiques, fluidiques, etc…

L’optimisation basée sur la simulation par éléments finis est une solution faite pour aider à réduire les temps de conception. L’optimisation :

• automatise la soumission de calculs et les cycles de design
• réduit le nombre d’erreurs dues à des saisies manuelles
• libère du temps à l’utilisateur en automatisant la génération de données d’entrée et de sortie ainsi que les paramètres de calculs

Certains logiciels permettent aujourd’hui :

• d’améliorer la qualité des produits
• d’optimiser les designs selon des objectifs définis
• de facilement prendre en compte des variations telles qu’un changement de matériaux, une modification de géométrie…
• Cela va même jusqu’à générer plus d’idées et à faire de meilleurs choix

Par ailleurs, certains outils sont également capables d’analyser vos conceptions et de vous indiquer quel paramètre influence la robustesse de votre produit (plans d’expériences, diagrammes de Pareto, etc…). Les prototypes virtuels nous permettent donc de perfectionner notre produit de manière rapide et efficace.

Une bonne conception tiendra ses objectifs, alors qu’une meilleure conception, une conception optimisée, les dépassera.

simulation : Exemples d’application

Vous trouverez ci-dessous un exemple de dispositif médical conçu avec SOLIDWORKS, analysé avec Abaqus et Fe-Safe puis optimisé avec Isight et Tosca.

Ce dispositif est un Stent, outil qui sert à maintenir ouverte une artère pour éviter qu’elle se bouche, appareil le plus souvent utilisé dans le cadre d’angioplastie.