Simulation par éléments finis
La simulation assistée par ordinateur fait partie intégrante du processus de création d'une pièce en permettant d’optimiser le design tout en diminuant le temps et les coûts de développement.
La possibilité de réaliser de telles simulations n'est plus réservée qu’aux seules grandes entreprises.
L'INISMa-CRIBC offre aux petites et moyennes entreprises la possibilité de réaliser de telles simulations dans de nombreux domaines d'application.
Qu'est-ce que la méthode des éléments finis ?
La méthode de simulation par éléments finis est une technique numérique qui permet d'obtenir des solutions approchées pour une grande variété de problèmes techniques où les variables (par exemple : contraintes et déformations) sont liées entre elles par des équations différentielles.
Utilisation de solutions professionnelles
Les simulations par éléments finis sont réalisées à l'INISMa-CRIBC avec un programme professionnel générique (Comsol Multiphysics) qui offre de nombreuses possibilités pour résoudre des problèmes liés aux analyses de structure.
Les méthodes sont principalement orientées vers les problèmes thermomécaniques et les solutions sont obtenues grâce à des modules entièrement dédiés tels que :
- Analyse linéaire :
- Analyse statique : calcul des déplacements, contraintes, ...
- Extraction des modes de vibration,
- Réponse dynamique, transitoire et harmonique
- Simulation de structures piézoélectriques.
- Analyses thermiques :
- Analyse à l'équilibre et transitoire, prenant en compte la conduction, la convection et la radiation
- Les propriétés des matériaux peuvent également être fonction de la température et du temps.
- Analyse non-linéaire :
- Analyse non-linéaire structurelle : calcul des déplacements et des contraintes associées
- Réponse cinématique : calcul du déplacement, des vitesses et accélérations associées à une mise en charge fonction du temps
- Réponse dynamique : détermination du mouvement et des contraintes au sein d'une structure ou d'un système mécanique.
Des géométries planes en 2D, 2D axi-symétriques et 3D peuvent être modélisées. Des modèles géométriques plus complexes peuvent également être importés dans le programme d'éléments finis sans problème de compatibilité (les extensions de type IGES, DXF sont notamment gérées).
Les résultats des calculs peuvent ensuite être traités de manière simple pour la mise en évidence des contraintes, des déplacements, des flux, des températures et peuvent être présentés graphiquement sous forme de courbes (évolution au cours du temps d'une valeur), de courbes iso-valeurs (situation à un instant t) ou sous forme d'animations.
La simulation par éléments finis peut être utilisée afin d'optimiser la forme d'une pièce, d'en prédire les déformations et les contraintes ... et peut être appliquée à de nombreux domaines tels que le verre, les céramiques techniques, les matériaux réfractaires...
Platforme : Windows
Examples d'utilisation : Optimisation de la résistance axiale de flacon en verre (à température ambiante), évaluation des contraintes apparaissant dans des pièces en porcelaine lorsqu'elles sont soumises à des efforts de flexion, étude de la dilatation thermique de réfractaires, cartes de températures dans des parois réfractaires ...
