La simulation aux éléments finis, pourquoi l'utiliser ?

Vous avez peut-être vu des ingénieurs et des concepteurs partager des images colorées ou des animations de modèles 3D avec une légende sur le côté. Il s’agit très probablement de simulations réalisées avec un logiciel de simulation CAO 3D. Les logiciels de simulation les plus connus sont Abaqus, Ansys ou encore SOLIDWORKS Simulation. Alors, qu’est-ce qu’une simulation, pourquoi l’utiliser, qui l’utilise et comment l’utiliser ? Si vous vous posez l’une de ces questions, cet article est fait pour vous. 

Qu’est-ce que la simulation aux éléments finis ?

Les logiciels de conception CAO 3D comme SOLIDWORKS et d’autres deviennent très courants à l’heure actuelle. Les concepteurs ont utilisé ces logiciels pour créer des prototypes virtuels de leurs idées et innovations. De la planche à dessin 2D au modèle numérique 3D, cette pratique est désormais commune à de nombreuses entreprises. Une fois le modèle 3D à l’écran, l’étape suivante consisterait à tester visuellement la conception et à découvrir comment elle se comporte à l’aide d’outils virtuels (c’est-à-dire sans construire de prototype physique). Est-ce que la structure va résister à la charge appliquée ? Au bout de combien de temps la structure va casser ? C’est là qu’interviennent les outils de simulation. En un mot, une simulation vise à prédire le comportement d’une certaine conception à l’aide de modèles informatisés. L’analyse par éléments finis (Finite Element Analysis, ou FEA) constitue le fondement théorique de la plupart des logiciels de simulation. Cela inclut des logiciels tels que SOLIDWORKS Simulation et Ansys.

Pourquoi utiliser des simulations ?

Vous vous dites “Ça fait vingt ans que je conçois des pièces, ce n’est pas un ordinateur qui va me dire comment faire mon métier !”. Détendez-vous. Un logiciel de simulation n’est qu’un outil pour vous aider à mieux effectuer votre travail, plus facilement et plus rapidement. De plus, un outil de simulation permet de formaliser le savoir-faire de la société, et de maintenir la traçabilité. Une entreprise est un organisme vivant, dont les membres changent, partent en retraite ou peuvent tomber malades

L’un des principaux avantages de la simulation est de savoir comment une conception spécifique se comporte tout en étant dans l’environnement virtuel, c’est-à-dire les tests virtuels. Tester la sécurité et la fiabilité d’un produit est essentiel à tout cycle de développement de produit solide, quel que soit le produit. Vous ne voulez pas être cette personne qui concevrait un produit qui se rompt dès la première utilisation. Les outils de simulation peuvent éviter cela et ajouter beaucoup plus de valeur à votre cycle de développement dans les processus. Voici trois avantages majeurs de l’utilisation de la simulation :

Les outils de simulation peuvent vous aider à valider la sécurité et la fiabilité de vos conceptions avant de réaliser des prototypes physiques. Cela pourrait vous faire économiser beaucoup de temps et d’argent, car vous serez moins susceptible de prototyper une conception vouée à l’échec.

Ils peuvent accélérer votre cycle de développement de produits. Grâce à la simulation, vous pourrez tester de nombreuses variantes différentes de votre conception en un rien de temps. Cela vous permettra de parcourir très rapidement de nombreux cycles de conception différents

Ils peuvent vous aider à concevoir des produits meilleurs et plus optimisés. Lorsque vous pourrez simuler des conceptions dans l’espace virtuel, vous aurez plus de liberté pour apporter de nombreuses modifications à votre conception et les tester sans vous soucier du coût du prototypage physique. Cela aboutit à une conception globale meilleure et plus optimisée.

Les simulations remplacent-elles le besoin de prototypes physiques ?

Les simulations ne remplacent pas le prototypage physique réel. Cependant, ils peuvent considérablement accélérer votre cycle de conception et vous offrir de meilleurs produits à un coût bien inférieur. Par rapport au prototypage physique, la simulation présente des avantages notables tels qu’un coût inférieur, un meilleur contrôle de l’environnement de test et une répétabilité rapide. Une pratique courante consiste à commencer par des simulations, puis à construire des prototypes physiques de conceptions plus raffinées qui ont virtuellement traversé de nombreux cycles de simulation et d’analyse.

Qui devrait utiliser la simulation ?

Si vous êtes impliqué dans la conception ou la fabrication d’un produit physique, les outils de simulation vous apporteront beaucoup de valeur ajoutée. Les outils de simulation deviennent de plus en plus abordables, disponibles et faciles à utiliser. Ainsi, si vous n’utilisez aucun outil de simulation actuellement, il est fort probable que vous les utiliserez dans un avenir proche, d’autant plus que la valeur qu’ils apportent devient de plus en plus évidente.

Quels sont les différents types de simulation ?

À l’heure actuelle, de nombreux types de simulations sont disponibles et pratiqués. Le type le plus courant et le plus basique est l’analyse statique (simulation d’équilibre statique). L’analyse statique concerne les corps en équilibre. Les autres principaux types de simulations sont les suivants :

Les analyses thermiques

Analyse des fluides

Analyse dynamique linéaire et non linéaire

De nombreux progiciels prendront également en charge davantage de types de simulations telles que la fréquence, le flambage, la fatigue, l’analyse des tests de chute, etc. À mesure que le temps passe et que de nouveaux développements se produisent dans le domaine, nous pouvons nous attendre à voir davantage de types d’analyse. Pour l’instant, tous les types d’analyse mentionnés sont disponibles dans un logiciel standard et courant comme SOLIDWORKS Simulation.

Que faut-il pour apprendre à utiliser un outil de simulation comme SOLIDWORKS Simulation ?

Si vous êtes impliqué dans la conception ou la fabrication d’un produit physique, les outils de simulation vous apporteront beaucoup de valeur ajoutée. Les outils de simulation deviennent de plus en plus abordables, disponibles et faciles à utiliser. Ainsi, si vous n’utilisez aucun outil de simulation actuellement, il est fort probable que vous les utiliserez dans un avenir proche, d’autant plus que la valeur qu’ils apportent devient de plus en plus évidente.

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