Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
Franck POURROY : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’hydraulique et de mécanique de Grenoble - Docteur de l’Institut national polytechnique de Grenoble
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
L‘activité de conception est un processus complexe de création. Elle consiste à élaborer un produit ou un système conformément aux exigences d’un client, et dans le respect de certaines règles ou normes, ce qui revient à borner le domaine de création du produit. Elle se doit en outre de garantir la rentabilité financière de l’entreprise.
L’élaboration d’un cahier des charges fonctionnel (CdCF) permet d’appréhender la complexité du projet par une structuration en fonctions et contraintes auxquelles sont associés des critères d’appréciation, en précisant leur niveau et leur flexibilité. Certaines de ces fonctions et contraintes vont plus particulièrement nous intéresser ici. Ce sont celles qui font référence au comportement méca-nique, thermique, électrique ou électromagnétique du produit. Mais qu’elles aient été ou non formulées dans un CdCF, ces fonctions et contraintes à caractère comportemental sont présentes dans tout projet et il est nécessaire de disposer d’outils et de méthodes pour concevoir un produit capable de les satisfaire.
En ce qui concerne le comportement mécanique du produit, l’ingénieur ou le concepteur dispose d’un large éventail de méthodes dont notamment :
-
les méthodes basées sur des connaissances « métiers » telles que des abaques, lois empiriques, banques de données, etc. ;
-
les méthodes de calcul simplifiées telles que la résistance des matériaux ;
-
les méthodes de calcul plus élaborées, généralement supportées par l’outil informatique, la méthode des éléments finis (MEF) étant la plus largement utilisée ;
-
les méthodes d’optimisation.
La mise en œuvre et l’utilisation pertinentes de ces méthodes, et plus particulièrement de la méthode des éléments finis, sont discutées dans cet article. L’enjeu est de taille puisque dans un contexte industriel fortement concurrentiel, il s’agit de :
-
réduire les coûts (optimisation des formes et des volumes de matière, choix des matériaux, diminution du nombre de prototypes, etc.) ;
-
réduire les délais (limiter le nombre d’itérations dans le processus de conception, proposer directement des solutions viables du point de vue comportemental, mieux cibler les essais, etc.) ;
-
améliorer la qualité (assurer le respect des différentes fonctions et contraintes en termes de fiabilité, confort, ergonomie...).
Le champ d’application des méthodes aux éléments finis est très vaste. Elles ont prouvé leur efficacité dans le cas de problèmes simples comme pour des calculs de grande complexité. Ce champ couvre toutes les applications de la mécanique des structures (statique linéaire, plasticité, flambage, matériaux composites, dynamique, chocs, frottements...), mais aussi de la mécanique des fluides, de la rhéologie, des échanges thermiques, des calculs électromagné-tiques, etc.
Dans l’article, il est fait principalement référence aux problèmes de mécanique des structures mais les réflexions menées sont en grande partie transposables aux autres domaines de la physique.
L’article A 5 090 intitulé « Cahier des charges fonctionnel » apporte une information approfondie sur ce sujet [5].
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de oct. 2019 par Franck POURROY
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Conception et Production
(139 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Conclusion3. Mise en œuvre d’un calcul
D’une manière ou d’une autre, les tâches de maillage devraient donc être automatisées à plus ou moins brève échéance. Il reste à la charge de l’utilisateur un certain nombre d’autres tâches qui ne sont pas à négliger et qui demandent une certaine organisation dans leur déroulement. Les étapes clés d’une résolution de problème par un outil éléments finis sont présentées ici, d’un point de vue de l’utilisateur.
3.1 Définition du besoin
Très souvent mal formalisée ou tout simplement ignorée, l’étape de définition des objectifs et du besoin est paradoxalement une étape fondamentale dans le déroulement d’une étude. La raison en est simple. Le modèle de calcul est une représentation très schématique de la réalité dont on espère seulement qu’elle saura traduire un aspect particulier du comportement de la structure. Le modèle universel, capable de traduire tous les comportements, n’existe pas. Même s’il existait, sa mise en œuvre ne serait probablement pas envisageable. Il est par conséquent impératif, avant de définir le modèle, de formuler correctement ce que l’on attend de lui, et le résultat que l’on est capable d’en extraire.
la figure 6 présente une structure à étudier et le modèle poutre qui a été choisi compte tenu de la forme élancée de cette structure. Le choix de ce modèle n’a clairement aucun sens si l’objectif de l’étude consiste à déterminer la déformation (écrasement) de l’extrémité du tube sous la sollicitation. En effet, le modèle poutre est bâti sur l’hypothèse d’une section indéformable.
3.2 Modélisations
L’étape de modélisation permet de passer du problème réel, c’est-à-dire la structure dans son environnement de fonctionnement ou d’utilisation, à un modèle virtuel adapté à l’outil de simulation utilisé. Dans le cas d’un logiciel aux éléments finis, ce modèle virtuel est numérique (il s’agit d’un fichier informatique)....
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conception et Production
(139 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Mise en œuvre d’un calcul
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COOK (D.C.), MALKUS (D.S.), PLESHA (M.E.) - Concepts and applications of finite element analysis. - 1989, John Wiley & Sons.
-
(2) - TROMPETTE (P.) - Mécanique des structures par la méthode des éléments finis - statique et dynamique, - 1992, Masson.
-
(3) - BATOZ (J.L.) - Modélisation des structures par éléments finis. - 3 volumes, 1990, Hermès.
-
(4) - Conception de produits mécaniques, méthodes, modèles et outils, - sous la direction de M. Tollenaere, 1998, Hermès.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Sites Internet
* - Les mots-clés listés ci-dessous sont destinés à faciliter l’accès aux principaux sites Internet consacrés aux logiciels aux éléments finis et à la méthode des éléments finis en général :
* - finite elements ;FEA (finite elements analysis) ;FEM (finite elements method) ;CAE (computer aided engineering) ;structural analysis ;engineering software.
* - Les adresses suivantes fournissent des informations utiles ainsi que des liens vers les principaux logiciels du commerce : http://www.comco.com http://www.engr.usask.ca/~macphed/finite/ fe_resources/fe_resources.html
HAUT DE PAGE
L’offre commerciale de logiciels aux éléments finis est importante et variée. Aussi est-il difficile d’en dresser une liste exhaustive. Ces produits ne sont pas tous équivalents. On peut citer les caractéristiques suivantes :
-
les domaines d’application couverts (par exemple mécanique des structures, mécanique des fluides, thermique, électromagnétique...) ;
-
les capacités du logiciel dans le domaine couvert (par exemple structures poutres, planes, volumiques, problèmes non linéaires, statique, dynamique...) ;
-
la qualité...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conception et Production
(139 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
