Simulation de la mécanique des structures avec la FEM
Simulation de la mécanique des structures avec la FEM
Solutions complètes de simulation de la mécanique des structures avec Ansys
La mécanique des structures, associée à d’autres domaines tels que la thermique, les fluides et l’électromagnétisme, permet une compréhension globale du produit et augmente le potentiel d’innovation. La prise en compte simultanée de plusieurs composants conduit à une coordination plus précise pour une meilleure performance du système et un degré d’efficacité plus élevé.
CADFEM et Ansys fournissent la solution complète autant pour la FEM, la simulation multi-corps ou effectuer des analyses de résistance à la fatigue. Calculs statiques, simulation des effets dynamiques, optimisations paramétriques et topologiques : l’utilisateur Ansys peut formaliser la tâche et la résoudre tout en améliorant la conception et en minimisant les erreurs. L’uniformisation des workflows et l’automatisation accélèrent et simplifient le processus de simulation.
Profitez de notre expertise complète pour répondre à vos tâches en mécanique des structures.
Solutions complètes de simulation de la mécanique des structures avec Ansys
La mécanique des structures, associée à d’autres domaines tels que la thermique, les fluides et l’électromagnétisme, permet une compréhension globale du produit et augmente le potentiel d’innovation. La prise en compte simultanée de plusieurs composants conduit à une coordination plus précise pour une meilleure performance du système et un degré d’efficacité plus élevé.
CADFEM et Ansys fournissent la solution complète autant pour la FEM, la simulation multi-corps ou effectuer des analyses de résistance à la fatigue. Calculs statiques, simulation des effets dynamiques, optimisations paramétriques et topologiques : l’utilisateur Ansys peut formaliser la tâche et la résoudre tout en améliorant la conception et en minimisant les erreurs. L’uniformisation des workflows et l’automatisation accélèrent et simplifient le processus de simulation.
Profitez de notre expertise complète pour répondre à vos tâches en mécanique des structures.
Découvrez Ansys Mechanical !
La solution d’éléments finis par excellence
Ansys Mechanical est une plate-forme intégrée qui utilise l’analyse par éléments finis (FEA) pour l’analyse structurelle. Mechanical est un environnement dynamique qui dispose d’une gamme complète d’outils d’analyse, allant de la préparation de la géométrie pour l’analyse jusqu’à la connexion d’éléments physiques supplémentaires pour une fidélité encore plus grande. L’interface utilisateur intuitive et personnalisable permet aux ingénieurs de tous niveaux d’obtenir des réponses rapidement et en toute confiance.
Ansys Workbench permet une connexion robuste aux outils de CAO commerciaux, offrant des mises à jour des points de conception par simple clic. Les capacités multiphysiques intégrées de manière transparente sont disponibles avec les solveurs de fluides et d’électricité.
Découvrez Ansys Mechanical !
La solution d’éléments finis par excellence
Ansys Mechanical est une plate-forme intégrée qui utilise l’analyse par éléments finis (FEA) pour l’analyse structurelle. Mechanical est un environnement dynamique qui dispose d’une gamme complète d’outils d’analyse, allant de la préparation de la géométrie pour l’analyse jusqu’à la connexion d’éléments physiques supplémentaires pour une fidélité encore plus grande. L’interface utilisateur intuitive et personnalisable permet aux ingénieurs de tous niveaux d’obtenir des réponses rapidement et en toute confiance.
Ansys Workbench permet une connexion robuste aux outils de CAO commerciaux, offrant des mises à jour des points de conception par simple clic. Les capacités multiphysiques intégrées de manière transparente sont disponibles avec les solveurs de fluides et d’électricité.
HIGHLIGHTS
Découvrez l’analyse dynamique et profitez d’options de résolution avancées pour une large gamme de matériaux et de fonctionnalités.
Dynamique linéaire
Ansys Mechanical couvre tous vos besoins en matière d’analyse dynamique linéaire, y compris modale, harmonique, réponse spectrale et vibration aléatoire avec précontrainte, avec des options de solveur avancées pour des solutions rapides.
Réalisez des simulations acoustiques pour comprendre le comportement vibroacoustique des systèmes, avec ou sans précharge structurelle. L’inclusion d’une précharge ajoute à la fidélité et permet de simuler des assemblages boulonnés auto-lestés, voire des freins qui grincent.
Non-Linéarité
Au-delà des matériaux linéaires et élastiques, vous pouvez simuler le comportement des matériaux lorsqu’ils subissent une déformation plastique ou même hyperélastique (matériaux tels que le caoutchouc et le néoprène).
La simulation non linéaire prend également en compte le contact et la déformation importante des pièces en mouvement les unes par rapport aux autres, avec ou sans frottement.
Contact
Ansys Mechanical propose une gamme complète de fonctionnalités de contact qui vous permettent de prendre en compte les interactions entre plusieurs pièces.
Il peut tout simuler, du contact collé qui traite les joints entre les pièces comme s’ils étaient collés ou soudés aux interfaces de contact qui permettent aux pièces de s’écarter et de s’assembler avec ou sans effets de friction. La simulation correcte du contact permet de simuler la modification des trajectoires de charge lorsque les pièces se déforment et de prédire en toute confiance le comportement des assemblages dans le monde réel.
Optimisation structurelle
Ansys Mechanical propose des fonctions d’optimisation paramétrique, de forme (‘mesh morphing’) et de topologie. N’importe quel modèle d’Ansys Mechanical peut être utilisé pour piloter une optimisation paramétrique.
N’importe quel modèle dans Ansys Mechanical peut être utilisé pour conduire une optimisation paramétrique. Les capacités d’optimisation de la forme et de la topologie permettent de créer des géométries efficaces, qui peuvent être reprises dans la CAO pour la production ou d’autres travaux de simulation. La fabrication additive, l’allègement et la conception robuste sont d’excellents cas d’utilisation de cette technologie.
Analyse thermique
la simulation de la conduction, de la convection et du rayonnement de la chaleur à travers les assemblages vous permet de prédire la température des composants, ce qui peut être utilisé pour examiner les contraintes et les déformations induites.
Ansys Mechanical permet de lire les pertes de puissance ou les températures calculées à partir d’autres systèmes d’analyse ou de fichiers, ce qui signifie que les simulations CFD ou électromagnétiques peuvent servir de point de départ à l’analyse thermique. Il est également possible de tenir compte de l’écoulement des fluides dans les tuyaux et de la chaleur générée par le frottement entre les pièces. Toutes ces possibilités permettent d’obtenir des simulations plus précises et de meilleurs résultats.
Matériaux
une gamme de modèles de matériaux allant de l’hyperélastique aux alliages à mémoire de forme, en passant par les sols, le béton, les structures plastiques et métalliques, peut être modélisée avec précision dans Mechanical.
Vous pouvez également ajouter des modèles de matériaux définis par l’utilisateur, si nécessaire. Granta Materials Data for Simulation fournit un accès instantané et cliquable aux données sur les propriétés des matériaux dont vous avez besoin, éliminant ainsi le temps de recherche des données et les erreurs de saisie. Material Designer peut facilement créer des éléments de volume représentatifs (RVE) basés sur des géométries de treillis, de fibres, de tissage ou créées par l’utilisateur pour faciliter la modélisation multi-échelle de structures matérielles complexes
Composites
Ansys Mechanical permet de modéliser des composites à fibres courtes à partir de données provenant d’outils de simulation de fabrication en amont.
Ansys Mechanical permet de modéliser les composites stratifiés grâce à la connexion avec Ansys PrepPost (ACP) et les composites à fibres courtes grâce à la connexion avec les outils de simulation de fabrication en amont et le comportement du matériau obtenu à partir de Material Designer, l’outil Ansys pour l’homogénéisation multi-échelle des microstructures des matériaux.
Vous pouvez générer des modèles composites pour des simulations structurelles, thermiques et fluides implicites et explicites. Ansys Composite PrepPost (ACP) est l’outil Ansys dédié à la modélisation des assemblages de composites et à l’analyse des défaillances. ACP offre des capacités de modélisation par éléments solides efficaces et de premier ordre, ainsi qu’une plate-forme offrant de nombreuses possibilités d’échange d’informations sur les modèles. Il prend en charge le format de fichier IAO composite HDF5, indépendant du fournisseur, pour la communication avec des outils tiers, dont beaucoup sont dédiés et liés à la fabrication de composites. Au-delà de la modélisation des structures composites, Ansys Composite Cure Simulation (ACCS) simule le durcissement au cours des processus de fabrication. ACCS est une extension d’Ansys Mechanical et vous aide à simuler le processus de durcissement d’une pièce et à prédire les contraintes résiduelles et les distorsions induites par le processus pour réaliser des analyses de compensation.
Hydrodynamique (Ansys Aqwa)
Ansys répond à la grande majorité des besoins d’analyse associés à l’évaluation hydrodynamique de tous les types de structures offshore et marines
Il s’agit notamment des SPAR, des FPSO, des semi-submersibles, des plates-formes à jambes tendues, des navires, des dispositifs d’énergie renouvelable et des brise-lames. Notre produit, Ansys Aqwa, a été largement utilisé dans les secteurs du pétrole et du gaz, des énergies renouvelables et de l’ingénierie générale pour modéliser l’installation et l’utilisation d’équipements en pleine mer ainsi que dans les ports ou les endroits abrités
Interaction fluide-structure
Prévoir avec précision les interactions entre les fluides et les solides sous l’effet de la pression et/ou des charges thermiques. Lorsque l’interaction fluide-structure augmente et que le problème nécessite une évaluation plus détaillée, Ansys propose des solutions automatisées et faciles à utiliser pour les couplages unidirectionnels et bidirectionnels.
Le couplage unidirectionnel résout la simulation CFD ou Ansys Mechanical initiale et transfère automatiquement les données vers l’autre système. Dans une simulation à couplage bidirectionnel, les simulations fluidiques et structurelles sont configurées et résolues en même temps et les données sont automatiquement transférées entre les deux solveurs afin d’obtenir des résultats robustes et précis
Personnalisation et création de scripts
Le moyen le plus rapide et le plus simple d’adapter vos flux de simulation. La personnalisation au sein d’Ansys Mechanical permet d’automatiser des tâches répétitives ou des flux de travail spécifiques et de les partager entre les utilisateurs.
Les fonctions de journalisation et d’écriture de scripts permettent un développement rapide et une formation aisée des nouveaux scripts.
HIGHLIGHTS
Découvrez l’analyse dynamique et profitez d’options de résolution avancées pour une large gamme de matériaux et de fonctionnalités.
Dynamique linéaire
Ansys Mechanical couvre tous vos besoins en matière d’analyse dynamique linéaire, y compris modale, harmonique, réponse spectrale et vibration aléatoire avec précontrainte, avec des options de solveur avancées pour des solutions rapides.
Réalisez des simulations acoustiques pour comprendre le comportement vibroacoustique des systèmes, avec ou sans précharge structurelle. L’inclusion d’une précharge ajoute à la fidélité et permet de simuler des assemblages boulonnés auto-lestés, voire des freins qui grincent.
Non-Linéarité
Au-delà des matériaux linéaires et élastiques, vous pouvez simuler le comportement des matériaux lorsqu’ils subissent une déformation plastique ou même hyperélastique (matériaux tels que le caoutchouc et le néoprène).
La simulation non linéaire prend également en compte le contact et la déformation importante des pièces en mouvement les unes par rapport aux autres, avec ou sans frottement.
Contact
Ansys Mechanical propose une gamme complète de fonctionnalités de contact qui vous permettent de prendre en compte les interactions entre plusieurs pièces.
Il peut tout simuler, du contact collé qui traite les joints entre les pièces comme s’ils étaient collés ou soudés aux interfaces de contact qui permettent aux pièces de s’écarter et de s’assembler avec ou sans effets de friction. La simulation correcte du contact permet de simuler la modification des trajectoires de charge lorsque les pièces se déforment et de prédire en toute confiance le comportement des assemblages dans le monde réel.
Optimisation structurelle
Ansys Mechanical propose des fonctions d’optimisation paramétrique, de forme (‘mesh morphing’) et de topologie. N’importe quel modèle d’Ansys Mechanical peut être utilisé pour piloter une optimisation paramétrique.
N’importe quel modèle dans Ansys Mechanical peut être utilisé pour conduire une optimisation paramétrique. Les capacités d’optimisation de la forme et de la topologie permettent de créer des géométries efficaces, qui peuvent être reprises dans la CAO pour la production ou d’autres travaux de simulation. La fabrication additive, l’allègement et la conception robuste sont d’excellents cas d’utilisation de cette technologie.
Analyse thermique
la simulation de la conduction, de la convection et du rayonnement de la chaleur à travers les assemblages vous permet de prédire la température des composants, ce qui peut être utilisé pour examiner les contraintes et les déformations induites.
Ansys Mechanical permet de lire les pertes de puissance ou les températures calculées à partir d’autres systèmes d’analyse ou de fichiers, ce qui signifie que les simulations CFD ou électromagnétiques peuvent servir de point de départ à l’analyse thermique. Il est également possible de tenir compte de l’écoulement des fluides dans les tuyaux et de la chaleur générée par le frottement entre les pièces. Toutes ces possibilités permettent d’obtenir des simulations plus précises et de meilleurs résultats.
Matériaux
une gamme de modèles de matériaux allant de l’hyperélastique aux alliages à mémoire de forme, en passant par les sols, le béton, les structures plastiques et métalliques, peut être modélisée avec précision dans Mechanical.
Vous pouvez également ajouter des modèles de matériaux définis par l’utilisateur, si nécessaire. Granta Materials Data for Simulation fournit un accès instantané et cliquable aux données sur les propriétés des matériaux dont vous avez besoin, éliminant ainsi le temps de recherche des données et les erreurs de saisie. Material Designer peut facilement créer des éléments de volume représentatifs (RVE) basés sur des géométries de treillis, de fibres, de tissage ou créées par l’utilisateur pour faciliter la modélisation multi-échelle de structures matérielles complexes
Composites
Ansys Mechanical permet de modéliser des composites à fibres courtes à partir de données provenant d’outils de simulation de fabrication en amont.
Ansys Mechanical permet de modéliser les composites stratifiés grâce à la connexion avec Ansys PrepPost (ACP) et les composites à fibres courtes grâce à la connexion avec les outils de simulation de fabrication en amont et le comportement du matériau obtenu à partir de Material Designer, l’outil Ansys pour l’homogénéisation multi-échelle des microstructures des matériaux.
Vous pouvez générer des modèles composites pour des simulations structurelles, thermiques et fluides implicites et explicites. Ansys Composite PrepPost (ACP) est l’outil Ansys dédié à la modélisation des assemblages de composites et à l’analyse des défaillances. ACP offre des capacités de modélisation par éléments solides efficaces et de premier ordre, ainsi qu’une plate-forme offrant de nombreuses possibilités d’échange d’informations sur les modèles. Il prend en charge le format de fichier IAO composite HDF5, indépendant du fournisseur, pour la communication avec des outils tiers, dont beaucoup sont dédiés et liés à la fabrication de composites. Au-delà de la modélisation des structures composites, Ansys Composite Cure Simulation (ACCS) simule le durcissement au cours des processus de fabrication. ACCS est une extension d’Ansys Mechanical et vous aide à simuler le processus de durcissement d’une pièce et à prédire les contraintes résiduelles et les distorsions induites par le processus pour réaliser des analyses de compensation.
Hydrodynamique (Ansys Aqwa)
Ansys répond à la grande majorité des besoins d’analyse associés à l’évaluation hydrodynamique de tous les types de structures offshore et marines
Il s’agit notamment des SPAR, des FPSO, des semi-submersibles, des plates-formes à jambes tendues, des navires, des dispositifs d’énergie renouvelable et des brise-lames. Notre produit, Ansys Aqwa, a été largement utilisé dans les secteurs du pétrole et du gaz, des énergies renouvelables et de l’ingénierie générale pour modéliser l’installation et l’utilisation d’équipements en pleine mer ainsi que dans les ports ou les endroits abrités
Interaction fluide-structure
Prévoir avec précision les interactions entre les fluides et les solides sous l’effet de la pression et/ou des charges thermiques. Lorsque l’interaction fluide-structure augmente et que le problème nécessite une évaluation plus détaillée, Ansys propose des solutions automatisées et faciles à utiliser pour les couplages unidirectionnels et bidirectionnels.
Le couplage unidirectionnel résout la simulation CFD ou Ansys Mechanical initiale et transfère automatiquement les données vers l’autre système. Dans une simulation à couplage bidirectionnel, les simulations fluidiques et structurelles sont configurées et résolues en même temps et les données sont automatiquement transférées entre les deux solveurs afin d’obtenir des résultats robustes et précis
Personnalisation et création de scripts
Le moyen le plus rapide et le plus simple d’adapter vos flux de simulation. La personnalisation au sein d’Ansys Mechanical permet d’automatiser des tâches répétitives ou des flux de travail spécifiques et de les partager entre les utilisateurs.
Les fonctions de journalisation et d’écriture de scripts permettent un développement rapide et une formation aisée des nouveaux scripts.
Autres solutions Ansys pour la mécanique des structures
CADFEM – Votre partenaire unique pour la simulation
Avec plus de 35 ans d’expérience dans la simulation, CADFEM est le partenaire idéal pour couvrir le vaste éventail de types de simulations pour la mécanique des structures.
Qu’il s’agisse d’une analyse de résistance statique ou d’une mise en œuvre de propriétés matérielles spécifiques, vous pouvez bénéficier de l’expertise en simulation de CADFEM pour résoudre vos tâches de développement.
Dans plus de 50 offres de formation différentes, nous vous fournissons le savoir-faire approprié pour résoudre vos tâches dans le domaine de la mécanique des structures, de la thermique, de l’acoustique et bien plus encore…
Démarrez rapidement et en fonction de vos besoins : conseillé par CADFEM, trouvez dans la large gamme de logiciels et de licences, allant d’un accès facile via License as a Service à des équipements professionnels, y compris des intégrations de clusters HPC, la solution qui vous convient.
Pour plus d’informations, veuillez nous contacter.
RÉFÉRENCES CLIENTS
Nous maîtrisons un large choix de techniques de simulation. Notre objectif est de vous permettre de réaliser avec succès votre projet de simulation. Une fois le projet terminé, nous vous transmettons les résultats et la méthodologie. Vous pourrez ainsi effectuer par vous même ces calculs à l’avenir.
Calcul des agrafes en plastique : Analyse structurelle statique du modèle de base
L’analyse structurelle statique des agrafes en plastique considère quatre cas de charge : montage Boitier/Boitier, arrachement des clips, montage Boitier/Siège, et arrachement Boitier/Siège. Par une application d’une simulation statique, linéaire et non linéaire, les contraintes et déformations en usage ont été évaluées. Les champs de déformations et de contraintes Von-Mises, les forces et moments à déterminer, ainsi que les courbes Force-Déplacement et Contrainte-Déplacement ont été fournis au client.
Détermination de la réponse dynamique structurelle du « Battery pack »
L’analyse visait à déterminer la réponse dynamique structurelle du “Battery pack” à une accélération de base variable en fréquence. Le modèle FEM fournit les fréquences naturelles de vibration, les déplacements et contraintes maximaux pour chaque axe, ainsi que la réponse de force adaptée aux conditions limites fixes. Les analyses modale, du spectre de réponse et des vibrations aléatoires ont révélé que le déplacement maximal se produisait dans la direction Z, particulièrement avec des amortisseurs.
Calcul élastoplatique et tenue en fatigue d’une coupelle d’amortisseur
La simulation vise à prédire la tenue en fatigue et à valider le modèle numérique (sans et avec une chape) à l’aide de tests physiques statiques, notamment des tests de flexion en position ouverte et fermée. La modélisation inclut la fixation de la chape, l’étude avec des éléments coques (shell elements), ainsi que la modélisation des soudures et leurs effets. La validation du modèle numérique a été faite également du point de vue de la fatigue en utilisant la méthode de Dang Van comme critère d’acceptation. De plus, la méthode de « submodeling » est introduite pour des études détaillées et approfondies.
Vérification de la résistance mécanique d’un bogie en acier par calcul (EF)
L’objet de la simulation est la vérification par calcul éléments finis de la résistance mécanique du dimensionnement d’un bogie en acier, selon la fiche UIC 510-3, norme EN 12663 et les contraintes admissibles en fatigue. Les situations étudiées sont les sollicitations exceptionnelles, les efforts dynamiques et un essai de fatigue. Le châssis du bogie en P265GH respecte les critères de résistance et montre une durée de vie supérieure à 1e7 cycles.
Analyse de la stabilité structurelle d’un DVD (Diverter Damper Blade)
L’objectif de cette simulation est de déterminer la stabilité structurelle du DVD. Le modèle Ansys réalisé a été vérifié et recalculé sans remarquer aucune manipulation en termes de discrétisation FEM, de propriétés des matériaux, de conditions aux limites et de résultats du post-traitement. De plus, d’après les résultats obtenus dans l’analyse structurelle, nous avons pu conclure que le DVD fonctionne dans une marge de contrainte mécanique légèrement sûre.
Analyse de la stabilité structurelle d’un DVD (Diverter Damper Blade)
Miele et CADFEM ont collaboré pour déterminer si les paramètres des matériaux élastoplastiques, notamment le fluage, pouvaient être dérivés directement d’un test de composants. Utilisant ANSYS Workbench et DesignExplorer, ils ont développé un workflow en trois étapes pour optimiser les propriétés de l’élasticité, de la plasticité et du fluage, minimisant ainsi les écarts entre les essais et la simulation.