Présentation
Auteur(s)
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Jean-Raymond LÉVESQUE : Ingénieur Arts et Métiers - Directeur honoraire du Projet Code_Aster - EDF R&D
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Clément CHAVANT : Ingénieur École Centrale de Paris - Ingénieur Senior – Responsable scientifique du Code_Aster - EDF R&D
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
Nous avons cherché à illustrer la méthodologie de choix d’un logiciel pour la modélisation des structures mécaniques par éléments finis, en présentant dans des articles distincts, deux points de vue essentiels :
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expression du besoin ;
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qualité et analyse de l’offre.
Il s’agit de présenter les étapes de la démarche, en insistant sur plusieurs aspects négligés par une approche purement commerciale, mais en aucun cas de fournir des recettes infaillibles. Nous remarquerons que les certificateurs de la démarche qualité des entreprises ont identifié de nombreuses lacunes dans la pratique du choix des logiciels.
Ce premier article concerne l’analyse du besoin pour répondre à la question : quels résultats de modélisation sont recherchés par l’utilisateur ? en traitant deux points de vue complémentaires.
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À quel moment intervient la simulation numérique par éléments finis ?
Dans le cycle de conception ou, plus généralement, le cycle de vie d’un composant ou d’un système mécanique, toutes les étapes ne relèvent pas d’une simulation numérique par éléments finis. Nous évoquerons notamment les compétences nécessaires et les réflexions préalables à la mise en œuvre d’une telle approche numérique.
Rappelons que cette simulation regroupe une chaîne d’outils complémentaires : le modeleur 3D, le prétraitement d’analyse mécanique, le solveur par éléments finis proprement dit, le posttraitement de mise en forme des résultats, les outils de visualisation. Nous ne traiterons spécifiquement ici que la partie dédiée au calcul : prétraitement mécanique, solveur, mise en forme des résultats.
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Quels objectifs de modélisation : de la conception à la recherche ?
Pour aider le lecteur à analyser ses besoins de modélisation et préparer son propre cahier des charges, nous avons choisi de présenter en termes généraux les fonctionnalités des logiciels d’analyse mécanique par éléments finis en donnant deux éclairages :
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les possibilités disponibles pour les principaux domaines d’application et formes d’analyses ;
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les points sensibles liés à l’implantation qui en est faite dans les logiciels, car certaines réalisations ne permettent pas une exploitation industrielle de qualité.
Cette présentation s’efforce de contribuer à :
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une bonne lecture des documentations et la préparation d’une grille de fonctionnalités nécessaires ;
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l’évaluation des efforts d’apprentissage indispensables.
En conclusion de ce premier article, nous dirons que le client doit savoir prendre du recul par rapport aux idées et au vocabulaire à la mode. Il doit prendre le temps de formuler le plus complètement possible ses propres besoins.
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2. Quels objectifs de modélisation : de la conception à la recherche ?
Les deux premiers paragraphes relèvent de l’analyse mécanique, « courante en conception », et restent liées aux notions classiques de l’élasticité linéaire.
Le troisième paragraphe aborde sommairement le champ très vaste de la simulation des procédés de fabrication, essentiellement pour évoquer les résultats que ces études peuvent fournir à l’analyse mécanique.
Trois paragraphes traitent des domaines de l’expertise mécanique : analyse non linéaire, analyses à la fatigue et à la rupture, analyse probabiliste. L’utilisation de ces domaines se développe, mais la culture permettant de les aborder est moins répandue. Nous avons choisi de compléter l’analyse des usages par une présentation sommaire de quelques notions permettant d’amorcer le dialogue avec les fournisseurs de logiciels.
Le dernier paragraphe évoque les pistes de recherches en cours, pour sensibiliser le lecteur aux évolutions. Les progrès des moyens de calcul, que chacun perçoit, ne seront correctement utilisés au service de la maîtrise technique et économique des applications mécaniques que si les logiciels de modélisation progressent :
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traiter, avec la meilleure qualité possible, les bonnes équations ;
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fournir les bonnes grandeurs d’observation de la sécurité des objets à construire ;
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accompagner l’utilisateur dans l’appréciation des erreurs de modélisation et leur correction (adaptation au problème traité).
Pour compléter l’objectif d’une bonne évaluation de l’offre, une annexe ([BM 5 017], § 8), fournit des tableaux exhaustifs des possibilités offertes par un corpus significatif de logiciels.
Quel que soit l’objectif recherché, il importe que toutes les hypothèses de modélisation, qui conditionnent le résultat fourni, soient explicites et donc vérifiables par l’utilisateur.
Elles ne peuvent résulter que d’un choix volontaire de l’utilisateur ou d’une option clairement définie du logiciel. On ne se méfiera jamais assez des effets de biais d’une prétendue convivialité du logiciel qui, sous couvert de gains de productivité, conduirait à masquer à...
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