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RÉSUMÉ
La montée en maturité d’une méthode de calcul scientifique est un enjeu d’innovation pour les éditeurs de codes de calcul et leurs utilisateurs industriels. Ce retour d’expérience présente l’exemple d’un projet de R&D industriel réussi autour de l’intégration de nouvelles fonctionnalités de calcul dans un outil généraliste, permettant de modéliser les interactions fluide-structure. Le projet, conduit à la suite de travaux de doctorat, a impliqué un éditeur de code et un groupe industriel, utilisateur de l’outil.
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Jean-François SIGRIST : Ingénieur-chercheur, journaliste scientifique - Expertise & communication scientifiques (eye-PI) – Tours, France
INTRODUCTION
La montée en maturité d’une méthode de calcul scientifique, de sa formalisation mathématique à son application pratique, en passant par son implémentation numérique, est un enjeu d’innovation pour les acteurs industriels de la simulation numérique (chercheurs en modélisation numérique, éditeurs de codes de calcul, utilisateurs d’outils de simulation).
Accomplir l’ensemble du cycle de montée en maturité et rendre disponible à une communauté d’utilisateurs de nouvelles fonctionnalités de calcul demandent de travailler avec l’ensemble des acteurs aux différentes étapes clefs (formalisation, validation, implémentation, commercialisation).
On propose un retour d’expérience sur un projet de R&D industriel visant à intégrer dans un code de calcul éléments finis généraliste de nouvelles fonctionnalités de calcul pour des problèmes de mécanique mettant en jeu la modélisation des interactions fluide/structure. Réalisé à la suite de travaux de doctorat, le projet a impliqué un éditeur de solutions numériques et un industriel, utilisateur du code de calcul. Il a conduit à l’amélioration de l’offre proposée par le code de calcul et a permis diverses applications de ces fonctionnalités à des problématiques intéressant le secteur de la construction navale et celui de l’industrie nucléaire.
Domaines : innovation, recherche collaborative
Entreprises concernées : constructeurs (navires, automobiles, aéronefs, systèmes de production d’énergie), éditeurs de logiciels (calcul scientifique, simulation numérique, HPC), bureaux d’études (calculs vibro-acoustiques, bruits et vibrations, etc.)
Technologies/méthodes impliquées : modélisation numérique, calcul scientifique, éléments finis
Secteur : constructions mécaniques
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3. Bilan et perspectives
3.1 Points positifs
Le projet s’est accompli dans une logique « gagnant-gagnant », avec une implication des équipes de R&D d’ANSYS Inc. aux États-Unis et en France. Les développements engagés dans le cadre du projet ont été financés initialement par DCNS (Naval Group) aboutissant à une première application industrielle, intéressant le secteur naval. Afin de réaliser ces applications au profit de ses projets et programmes, DCNS (Naval Group) a pu bénéficier d’un usage exclusif d’une version de code ANSYS intégrant ces nouvelles fonctionnalités. Ces dernières ont été ensuite rendues accessibles dans le code ANSYS au bénéfice de l’ensemble des clients de l’éditeur. ANSYS Inc. a ensuite assumé totalement la compatibilité ascendante de ces nouvelles fonctionnalités (c’est-à-dire sa pérennité dans les versions successivement publiées du code ANSYS) et a pris à sa charge l’amélioration de ces fonctionnalités, en particulier sur leur efficacité et stabilité numérique.
HAUT DE PAGE3.2 Points négatifs
Faute de temps, d’argent ou de capacités opérationnelles et organisationnelles, et en raison de choix stratégiques différents, les deux parties prenantes du projet n’ont pas eu la possibilité de rebondir sur cette expérience de collaboration réussie entre un éditeur de code de calcul et un utilisateur de ses produits afin de structurer un partenariat plus global, autour de l’intégration et de la capitalisation de résultats de R&D en modélisation numérique. Le projet est resté un exemple unique, alors que d’autres initiatives auraient pu être engagées à sa suite.
HAUT DE PAGE3.3 Axes d’amélioration
De façon générale, en matière de simulation numérique, l’une des faiblesses des acteurs nationaux réside souvent dans leur difficulté à transformer leurs innovations et leur patrimoine numériques en offres et outils commerciaux. Il existe en France d’excellentes compétences en mathématiques appliquées et en simulation numérique...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AXISA (F.) - Modelling of Mechanical Systems. - Vol. 3: Fluid-Structure Interaction. Elsevier (2006).
-
(2) - GIBERT (R.-J.) - Vibration des structures. Interaction avec les fluides. Sources d’excitation aléatoires. - Collection de la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France, vol. 69, Eyrolles (1986).
-
(3) - MORAND (H.-J.-P.), OHAYON (R.) - Fluid Structure Interaction. - Wiley & Sons (1995).
-
(4) - PREVOST (M.-E.) - Validation préliminaire du code de calcul ANSYS pour des applications à des calculs couplés en interaction fluide/structure. - Mémoire de master, ENSEIRB-MATMECA/université de Bordeaux (2003).
-
(5) - BOUJOT (J.) - Mathematical Formulation of Fluid-Structure Interaction Problems. - Mathematical Modeling and Numerical Analysis, 21, 239-260 (1987).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
ABAQUS – https://www.3ds.com/fr/produits-et-services/simulia/produits/abaqus/
ANSYS Inc. – https://www.ansys.com
CASTEM – http://www-cast3m.cea.fr
Code_Aster – https://www.code-aster.org
INTES – http://www.intes.de
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)ASME
Collège de Polytechnique
http://www.collegepolytechnique.com
MULTIPHYSICS
NAFEMS
ADDL
GéM/Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique
Principia
http://www.principia-group.com
Vibratec
HAUT DE PAGE
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
http://www.elsevier.com/locate/cma
Finite...
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