Modèles et recalages

modèles et recalage

La simulation numérique est utilisée intensivement dans les phases de développement des produits industriels.

De nombreux logiciels du marché ou open-source, permettent de construire un modèle à partir d’une géométrie 2D ou 3D du produit, de lancer des calculs multiples et de réaliser les post-traitements des résultats.

 

Données d’entrées pour les modèles numériques et recalage

Pour alimenter ces modèles il est indispensable de maitriser les données d’entrées : géométrie, excitation, matériaux, conditions aux limites.

Géométrie

La géométrie est certainement la donnée d’entrée la plus facilement accessible grâce à la généralisation de la maquette numérique et des outils de CAO.

Concernant les autres données d’entrées, leur obtention et leur maîtrise sont plus difficiles.

Excitation

L’excitation peut être d’origine mécanique, électrique, thermique ou multi-physique. Quoi qu’il en soit, il est nécessaire de connaitre le profil de vie ou le profil de mission du produit étudié pour définir les données d’excitation. Les équipes du CEVAA s’appuient sur leurs connaissances en personnalisation d’essai et sur leurs moyens matériels de caractérisation pour déterminer dans leur laboratoire ou sur site client, les données d’excitation du produit.

Celles-ci sont utilisables comme données d’entrées d’une étude par simulation numérique ou d’une étude expérimentale de vieillissement accéléré (endurance vibratoire, vieillissement climatique, etc.).

Matériaux

Les matériaux apparaissent dans un modèle numérique sous la forme de propriétés affectées à certains composants du produit. Dans le cas d’un modèle éléments finis, les propriétés sont affectées à des éléments ou à des groupes d’éléments. En fonction du problème étudié, les propriétés à renseigner dans une carte matériau sont des paramètres mécaniques, thermiques, électriques.

Pour des problèmes statiques ou thermiques, les propriétés des matériaux « non exotiques » sont généralement connues et peuvent être accessibles dans des bases de données. En revanche, pour des problèmes vibratoires, acoustiques ou de dynamique rapide (crash / impact), les propriétés des matériaux doivent faire l’objet d’une détermination à partir de caractérisations sur éprouvettes.

Les équipes du CEVAA possèdent l’ensemble des compétences et matériels nécessaires à l’élaboration et à la validation de cartes matériaux en acoustique (matériaux poreux ou poro-élastiques), en vibration (matériaux amortissants, sandwichs, composites) et en dynamique rapide.

Conditions aux limites

Les conditions aux limites sont un paramètre du modèle qu’il est difficile d’estimer à priori. En effet, un produit ou un système réel est généralement dans des conditions aux limites intermédiaires entre les conditions d’encastrement parfait et les conditions libres. Il en est de même pour un système étudié en thermique où les conditions aux limites dépendent des phénomènes de convection, de conduction et de rayonnement.

Deux choix sont alors possibles :

  • Soit les conditions aux limites sont idéalisées et l’analyse des résultats doit tenir compte de cela en privilégiant une approche relative plutôt qu’une approche absolue.
  • Soit les conditions aux limites sont recalées par rapport à des données d’essais (exemple : ressorts modélisants des liaisons vissées) ce qui permet de post-traiter directement les valeurs de sortie du modèle et de les corréler aux valeurs mesurées.

Calculs et essais par le CEVAA

Le CEVAA est aujourd’hui, de par sa double compétence Calcul & Essai, un acteur majeur dans la fourniture des données d’entrées des modèles numériques en vibration, en acoustique et en dynamique rapide.

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