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UNE EXTRUDEUSE VIRTUELLE SOUMISE À RUDES ÉPREUVES

CHARLES FOUCAULT cfoucault@industrie-technologies.com

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Lorsqu'elle fabriquera des profilés en aluminium, l'extrudeuse, ici en phase de conception, subira de nombreuses contraintes. Les phénomènes mécaniques, thermiques et fluidiques qui les génèrent interagissent entre eux. Lors de la simulation qui valide la géométrie de la pièce, n'en étudier qu'un, isolément, revient à négliger les autres. Le résultat réel peut alors s'avérer loin de celui obtenu par le modèle numérique. Les simulations multiphysiques résolvent ce problème en traitant, l'un après l'autre ou simultanément, tous les paramètres.

SOLUTION 1LE MULTIPHYSIQUE SÉQUENTIEL

En simulation multiphysique séquentielle, les sorties d'une simulation deviennent les entrées de la suivante. C'est indispensable puisque les propriétés du fluide (thermique et de cisaillement) évoluent avec sa vitesse. De même une variation de température change la viscosité de l'aluminium. La boucle des différentes simulations successives est réitérée jusqu'à satisfaire les critères prédéfinis sur chaque paramètre physique (déformation maximale, vitesse minimale, température minimale).

MAÎTRISER LA TEMPÉRATURE

Passer l'extrudeuse à la moulinette de la simulation thermique oriente son concepteur sur ses besoins en système de refroidissement. Il vérifie la qualité du gradient de température de l'entrée vers la sortie. Une hétérogénéité dans le modèle signifierait une différence de structure d'aluminium et donc une fragilité.

GUIDER LES FLUIDES

À la sortie de l'extrudeuse (partie en L), le profilé aluminium doit être parfaitement homogène. La simulation fluidique vérifie que l'écoulement du métal en fusion dans l'outil sera bien uniforme.

DOMINER LES CONTRAINTES

Le fluide exerce des forces visqueuses sur les parois en acier de la structure. La simulation mécanique anticipe les déformations de la surface impliquée. Pour assurer la qualité des profilés, le seuil de tolérance en déformation à la sortie de l'extrudeuse est très faible.

SOLUTION 2LE MULTIPHYSIQUE COUPLÉ

En simulation multiphysique couplée, tous les paramètres physiques sont pris en compte en même temps. Le logiciel de simulation résout de front les équations, fluidiques, mécaniques et thermiques dans notre exemple. À partir des données d'entrée (géométrie, vitesse d'entrée, température d'entrée, etc.), le modèle se déplace en trois dimensions (température, déformation, vitesse) et trouve en chaque point la valeur qui serait observée dans la réalité.

UN TROU DE MÉMOIRE

L'unique matrice que résout le programme multiphysique couplé comprend bien plus d'inconnues que les trois résolues tour à tour par la simulation séquentielle. Elle demande plus de ressources informatiques. Notre modèle d'extrudeuse nécessite ainsi5 gigaoctets de mémoire Ram dans sa version couplée et seulement 2 gigaoctets pour la séquentielle.

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