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Calcul de structures, les logiciels testent vos pièces

JEAN-FRANÇOIS PREVÉRAUD

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Les logiciels de calcul de structures servent à analyser le comportement d'une pièce ou d'un ensemble de pièces soumis à des chargements (mécaniques, thermiques, vibrations, fatigue...), en vue de déterminer les contraintes et les déformations qui vont en résulter.

À QUOI ÇA SERT ?

Les logiciels de calcul de structures sont au coeur du processus de développement des nouveaux produits : ils permettent de mener les analyses structurelles en amont du cycle de développement. Ce travail offre ainsi la possibilité d'ajuster et de valider les caractéristiques de conception ou de fabrication des produits (formes, dimensions, matières, process...).

Tous les secteurs et tous les produits bénéficient de retombées positives liées au calcul.

Vérification et validation des fonctionnalités :dimensionnement, respect des réglementations, durée de vie, incidence de modifications.

Amélioration de la qualité produit.

Optimisation et réduction des coûts des produits.

Aide à l'innovation, vérification de concepts, analyse de faisabilité.

Détection de problèmes avant fabrication ou commercialisation.

Préparation, interprétation, optimisation des essais physiques.

Étude d'un dysfonctionnement, d'une rupture, simulation de situations accidentelles.

Réduction de la durée du cycle de développement...

Calcul de structures

QUELLES COMPÉTENCES SONT NÉCESSAIRES ?

Les logiciels de calcul proposent de nombreuses facilités pour traiter de manière assistée, voire automatisée, la modélisation et les problèmes de comportement standard (étude statique linéaire...). Cela ne remplace pas une formation spécifique aux méthodes de calcul par éléments finis ni une compréhension certaine du comportement mécanique réel des objets.

Dans tous les cas, la simulation requiert de l'ingénieur des capacités de réflexion et d'analyse critique fondées sur une expérience individuelle ou collective de la mécanique, tout en lui apportant des moyens efficaces et rapides de faire son travail avec plus de sûreté.

La plupart des utilisateurs ont une formation d'ingénieur ou un cursus de type bac + 2 ou bac + 3 complété par une spécialisation en calcul par éléments finis.

En dehors des éditeurs, on trouve aussi en université ou dans des organisations telles que la Nafems des formations génériques indépendantes permettant d'acquérir les connaissances de base et les bonnes pratiques du calcul.

COMMENT L'ADAPTER À MON MÉTIER ?

La plupart des logiciels sont conçus pour fonctionner clés en main sur les domaines habituels de la mécanique. Il existe des modules spécialisés pour la résolution de problématiques particulières (non-linéarité, dynamique, contacts, chocs...) ou adaptés à des métiers (emboutissage, plasturgie...).

Hors des standards, la personnalisation des outils requiert de solides connaissances dans la mise en oeuvre informatique d'algorithmes de résolution de systèmes d'équation, auxquelles il faut ajouter de bonnes connaissances en sciences de l'ingénieur (lois de matériaux, comportement mécanique...).

Certains éditeurs proposent des API permettant de développer ses propres modèles et ses propres applications, ce qui requiert là encore beaucoup d'expérience, de connaissances et de pratique.

L'AVIS DE L'EXPERT FRANCOIS COSTES

CONSULTANT NAFEMS FRANCE

« Au-delà de la connaissance nécessaire des produits, il faut surtout comprendre comment poser un problème, quels modèles ou méthodes mettre en oeuvre, comment interpréter un résultat. Il est très important que les responsables de bureaux d'études perçoivent et comprennent l'impact du calcul sur leurs activités de conception avant l'introduction des outils, et qu'ils installent d'emblée les bonnes pratiques. »

LES PRINCIPAUX ACTEURS

Pour répondre aux besoins de calcul des industriels, les éditeurs proposent soit des codes de calcul généralistes ou des modules spécialisés, soit des modules de prédimensionnement à intégrer dans les logiciels de conception. Ces derniers communiquent avec la majorité des systèmes de CAO du marché.

LES GRANDS CODES GÉNÉRALISTES

Altair Engineering HyperWorks, Radioss

Ansys Ansys 12.0, LS-Dyna

Cetim Castor Concept FEM

Dassault Systèmes/Simulia Abaqus FEA

ESI Group Systus et Sysmagna

LMS International LMS Virtual.Lab

MSC.Software Nastran, Adams, Marc, Dytran, Easy5, Patran

Samtech Samcef

Siemens PLM Software NX Nastran

OUTILS INTÉGRÉS AUX LOGICIELS DE CAO

Autodesk Algor V23

Dassault Systèmes/Simulia Abaqus for Catia V5, Catia Analysis, Elfini

Missler Software TopCastor

PTC Pro/Engineer Mechanica

Siemens PLM Software Femap 10

SolidWorks SolidWorks Simulation

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