Qu’est-ce qu’un logiciel d’analyse structurelle ?
Les logiciels d’analyse structurelle sont une série de processus dans lesquels les quantités physiques, qui changent lorsque des charges, sont appliquées à la structure analysée sont calculées, puis évaluées et analysées sur la base des résultats de calcul obtenus.
Les quantités physiques calculées comprennent la déformation, les forces internes, la chaleur et les fréquences de vibration. Le but de logiciels d’analyse structurelle est de réduire le risque d’échec en prédisant les résultats avant de créer réellement la structure ou tout autre objet que l’on souhaite créer.
Elles donnent également des indications sur la manière d’améliorer la structure. Les logiciels d’analyse structurelle permettent également de prévoir les résultats de grandes structures qui ne peuvent pas être facilement testées.
Utilisations des logiciels d’analyse structurelle
Les logiciels d’analyse structurelle sont souvent utilisés dans le développement et la production d’automobiles, dans les domaines de la construction et du génie civil, dans les études de production dans le traitement des métaux et dans le développement de produits en caoutchouc.
1. Automobile
Les logiciels d’analyse structurelle sont une technologie indispensable au développement actuel des automobiles. Les logiciels d’analyse structurelle sont utilisés pour de nombreux composants afin d’améliorer les performances de conduite, d’assurer la sécurité, d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts.
2. Architecture et génie civil
Dans les domaines de l’architecture et du génie civil, l’analyse structurelle est utilisée pour la solidité, la résistance aux séismes et au vent de divers bâtiments, ainsi que pour la conception résistante au feu. En architecture, le prototypage est presque impossible, comme c’est le cas pour les composants mécaniques. Les logiciels d’analyse structurelle doivent être utilisés efficacement.
3. Travail des métaux
Le travail des métaux comprend le travail du plastique et l’emboutissage. Dans le passé, les produits très difficiles étaient fabriqués par des travailleurs expérimentés. Aujourd’hui, l’utilisation efficace des logiciels d’analyse structurelle permet une fabrication plus avancée ainsi que la transmission des compétences.
4. Produits en caoutchouc
Les produits en caoutchouc sont soumis à de fortes déformations sous l’effet de la charge et du contact avec d’autres produits pendant la déformation. Les logiciels d’analyse structurelle font souvent appel à l’analyse non linéaire.
Principe des logiciels d’analyse structurelle
Les logiciels d’analyse structurelle comportent les étapes suivantes : dessin de l’objet d’analyse, découpage du maillage, modélisation, saisie des grandeurs physiques, analyse et sortie.
1. Dessin de l’objet de mesure
L’objet d’analyse est dessiné à l’aide d’un logiciel de CAO ou autre. La CAO 3D est principalement utilisée. Si vous utilisez la CAO, il est recommandé de vérifier si le format de fichier de la CAO est compatible avec le logiciel d’analyse structurelle à utiliser.
2. Découper le maillage
L’objet d’analyse est décomposé en une grille appelée maillage. La précision de cette décomposition influencera la précision et la rapidité du calcul.
3. Modélisation
L’objet de l’analyse est modélisé. Il est courant de considérer les surfaces limites de chaque maille comme des ressorts.
4. Saisie des grandeurs physiques
Entrez le module d’Young, la chaleur spécifique, le coefficient d’expansion, la densité, etc. de la cible d’analyse. Ces quantités physiques sont mesurées à l’avance, par exemple par des expériences.
5. Analyse
Il existe plusieurs types d’analyse : l’analyse statique basée sur la loi de Hooke, f=kx, et l’analyse dynamique basée sur l’équation du mouvement de Newton, F=ma.
La notion de temps existe dans l’analyse dynamique et peut être divisée en analyse implicite, qui est relativement facile, et en analyse explicite, qui résout des équations linéaires simultanées complexes.
6. Résultats
La plupart des logiciels d’analyse structurelle permettent de visualiser les résultats de l’analyse. La visualisation peut aider à trouver les déplacements et les zones de force concentrée dans l’objet analysé.
Types d’analyse structurelle
Il existe différents types d’analyse structurelle. Voici quelques exemples typiques.
1. Analyse statique
L’analyse statique calcule les déformations et les contraintes d’une structure lorsque des forces agissent sur elle. Elle fournit des indications sur la manière de rendre la géométrie adaptée à la façon dont le composant est utilisé.
2. Analyse des valeurs propres
L’analyse des valeurs propres calcule les valeurs propres d’un objet. Une valeur propre est la fréquence à laquelle la résonance se produit ; si la valeur propre est élevée, l’on peut déterminer qu’il est peu probable que la résonance se produise.
Dans le cas des supports d’équipement de précision, les vibrations affectent leur fonction. C’est pourquoi l’analyse des valeurs propres est effectuée pour déterminer la forme afin que la valeur propre soit aussi élevée que possible.
3. Analyse du transfert de chaleur
L’analyse du transfert de chaleur calcule la distribution de la chaleur d’un objet. Par exemple, en calculant la distribution de la température d’une plaque chauffante, on peut prédire l’uniformité de la température, ce qui permet une conception optimale sans avoir à fabriquer de pièces.
Autres informations sur les logiciels d’analyse structurelle
Points à noter concernant les logiciels d’analyse structurelle
Les logiciels d’analyse structurelle utilisent des logiciels spécialisés, mais il y a quelques points à connaître pour obtenir des résultats d’analyse proches des conditions réelles.
- Comment créer un modèle 3D
Faire un modèle exactement identique à la géométrie réelle peut entraîner des erreurs dans le traitement du maillage, ou l’analyse peut prendre trop de temps, et les résultats de l’analyse peuvent ne pas être obtenus correctement. En fonction de ce que l’on veut analyser, il faut créer le modèle en détail et utiliser les parties qui sont omises. 2. - Conditions d’analyse
Il existe différentes conditions, et si elles ne sont pas définies correctement, les résultats de l’analyse seront très éloignés des valeurs réelles. Même si le logiciel d’analyse est excellent, si les paramètres du modèle et des conditions sont mauvais, il est impossible d’obtenir des résultats proches de la réalité.
Il est important d’assister aux séminaires des sociétés de logiciels d’analyse et d’utiliser des méthodes qui correspondent au logiciel. Si des expériences sont possibles, la corrélation (analyse de collation) est également une technique importante pour réconcilier les résultats de l’analyse structurelle avec les résultats expérimentaux.