Logiciels d'analyse par éléments finis (FEA) et de dynamique des fluides numérique (CFD) : ce qu'il faut savoir avant d'acheter

L'ingénierie assistée par ordinateur (IAO) est une discipline puissante qui permet aux ingénieurs de concevoir, d'analyser et d'optimiser des systèmes et des structures complexes avec une efficacité et une précision accrues. Elle a révolutionné les pratiques d'ingénierie et restera un élément essentiel du processus d'ingénierie à l'avenir. Si vous envisagez d'intégrer à votre infrastructure un logiciel d'analyse par éléments finis (AEF) ou de dynamique des fluides numérique (CFD), voici quelques points à prendre en compte avant tout achat.

Vous n'achetez plus CAE seulement pour vous.

Quels sont les aspects physiques les plus importants pour le développement de vos produits ? D’autres services ou équipes pourraient-ils bénéficier d’une analyse différente de celle sur laquelle vous vous concentrez ? Les projets futurs pourraient-ils nécessiter une analyse différente ? Autrefois, chaque groupe pouvait répondre à ces questions de manière autonome, et la productivité globale était satisfaisante. Ce n’est plus nécessairement le cas aujourd’hui.

Des exemples d'analyse sont énumérés ci-dessous. Votre suite logicielle de CAE les couvre-t-elle toutes ?

• Mécanique des structures Contraintes, déformations, contacts, vibrations et acoustique, durabilité, etc.
• Mécanique des fluides Mécanique des structures : Comportement des fluides et optimisation des écoulements.
• Injection en plastique :Remplir, emballer, refroidir, déformer, surmouler, et plus encore.
• Électromagnétisme Antennes, micro-ondes et radiofréquences, électromagnétisme biologique, optique, CAO/électronique, CEM/EMI, dynamique des particules, etc.
• Dynamique multicorps :Mouvements et chargement des systèmes composés de corps rigides ou flexibles, d'articulations et d'éléments de force.

Les principales solutions dans le domaine de la CAE se sont consolidées, et tout logiciel de simulation donné fait désormais probablement partie d'un environnement logiciel plus vaste. En connaissant les besoins de simulation de l'ensemble de l'entreprise, vous pouvez choisir un portefeuille de solutions unique qui répond aux besoins de tous simultanément.

Bien que le fait d'avoir un seul fournisseur pour de nombreux produits puisse permettre de réaliser des économies et d'accélérer et de simplifier les achats, le principal avantage à long terme réside dans la productivité.

Le 3DEXPÉRIENCE L'environnement logiciel offre des expériences utilisateur très similaires pour les analyses structurelles et d'écoulement des fluides, ce qui facilite la prise en main de l'une une fois l'autre maîtrisée.

L'accumulation de solutions spécialisées multiples et complètement différentes est une réalité avec laquelle de nombreux ingénieurs ont appris à vivre, mais ce n'est plus la fatalité (et la source de maux de tête) qu'elle était autrefois.

Un environnement logiciel holistique que tout le monde peut utiliser offrira l'interopérabilité, des flux de travail connectés, le partage de données, la continuité des formations et bien d'autres avantages.

Le changement est inévitable, et vous pouvez vous y préparer.

Au fil du temps, les industries et les produits qu'elles utilisent évolueront. Pour s'adapter, vos compétiteurs innoveront et amélioreront leurs outils et processus. Comment comptez-vous réagir ? Lors du choix d'un outil d'analyse ou d'un environnement de CAO, il est essentiel d'anticiper les perspectives de croissance que vous souhaitez exploiter dans les années à venir.

Simulation SOLIDWORKSIl est extrêmement simplifié et offre une commodité inégalée aux concepteurs. Sera-t-il compatible avec les analyses par éléments finis que vous souhaitez faire dans cinq ans, ou devrez-vous acheter un autre logiciel et vous former à son utilisation ?

Cela pourrait se traduire par une augmentation des capacités, des flux de travail interdépartementaux, du débit brut et de la taille des modèles pour les solveurs, etc. Différents outils de simulation se situeront à différents niveaux de ce spectre et, par conséquent, répondront à des ambitions différentes.

Choisissez dès maintenant des outils (logiciels et matériels) abordables et performants, avec des possibilités de mise à niveau simples pour le moment. Cela vous évitera de vous retrouver dans une situation où le changement nécessaire (par exemple, une nouvelle physique, une adoption plus large des outils ou un flux de travail plus avancé) devient inutilement complexe en raison de limitations de produits ou de processus. Recommencer par une nouvelle implémentation, une formation supplémentaire ou un achat de matériel imprévu pourrait s'avérer un véritable obstacle.

À l'ère du cloud et du SaaS, les coûts du matériel CAE constituent un problème soluble.

Auparavant, les outils de CAO avancés nécessitaient du matériel informatique haut de gamme, impliquant souvent des licences logicielles supplémentaires et un soutien informatique continu. Ce type de structure de coûts ne convenait qu'aux entreprises exigeant une disponibilité maximale de ces outils. Cependant, il existe aujourd'hui d'autres solutions pour le calcul CAO.

Bien qu'il soit judicieux de bien comprendre les besoins de calcul des simulations que vous envisagez d'exécuter, votre fournisseur de logiciels peut vous y aider, notamment en effectuant des tests de performance. Une fois que vous connaissez la complexité de vos simulations et leur fréquence d'exécution, vous pouvez trouver une solution économique pour les mettre en œuvre grâce à deux options souvent complémentaires : les services de calcul en nuage et les licences de calcul à l'usage.

L'outil de simulation que vous avez choisi peut bénéficier de services de calcul en nuage, officiels ou non, vous évitant ainsi d'investir massivement dans un système HPC et de devoir gérer les coûts d'exploitation et de personnel informatique. L'accès à des systèmes HPC dans le nuage peut considérablement élargir le champ des simulations disponibles pour les petites entreprises et même les entrepreneurs individuels. Cela peut toutefois nécessiter une discussion sur la politique informatique de votre organisation concernant le stockage des données dans le nuage.

3DEXPÉRIENCE STRUCTURELLEest l'une des nombreuses solutions d'analyse par éléments finis (FEA) de Dassault Systèmes où les utilisateurs peuvent payer le temps de calcul à l'heure, soit localement, soit sur leurs serveurs infonuagiques officiels.

L'accès au calcul dans le nuage (et parfois sur place) se fait par l'achat d'heures de calcul, contrairement à l'accès illimité traditionnel. Ce paiement à l'usage, limité dans le temps, est idéal pour les besoins imprévisibles et fluctuants en ressources de calcul CAE et permet aux entreprises d'optimiser simultanément le débit de simulation et les coûts.

Le matériel infonuagique et les licences d'utilisation peuvent également s'avérer très avantageuses en période d'incertitude économique. Imaginons un ralentissement soudain de l'activité qui immobilise un serveur HPC sur place d'une valeur de 100 000 $ (et ses licences de calcul) pendant deux mois. À l'inverse, une opportunité commerciale inattendue pourrait nécessiter une puissance de calcul analytique considérable (par exemple, des modèles extrêmement volumineux, de nombreuses variantes de conception, des simulations DOE) pendant plusieurs mois. Dans ce cas, l'achat à court terme d'heures de calcul sur un nuage CAE serait parfaitement adapté.

Les besoins en simulation et les conditions commerciales étant parfois difficiles à prévoir, une solution d'achat flexible permet à la fois d'éliminer le gaspillage et de développer de nouvelles capacités.

Les problèmes d'intégration peuvent constituer un frein important à la productivité à long terme.

Nous avons déjà parlé de la nécessité de trouver un environnement logiciel de simulation pour l'ensemble de l'entreprise plutôt que des solutions individuelles, mais le sujet peut s'étendre au-delà des seuls outils de CAE.

L'idéal est d'utiliser des outils CAO, IAO et PLM provenant du même développeur, car cela fluidifie le cycle itératif de conception et d'analyse. Le partage de cadres collaboratifs et de sources de données, avec un minimum d'outils et d'étapes, permet de gagner un temps précieux et de réduire les risques d'erreur. D'ailleurs, l'intégration de solutions peut devenir plus complexe, voire dysfonctionner. Par exemple, lors des mises à jour annuelles des logiciels de CAO, il arrive que les outils d'intégration tiers ne fonctionnent pas correctement, voire pas du tout.

L'intégration complète CAO-IAO-FAO-PLM peut s'avérer particulièrement utile pour les outils d'optimisation de conception guidés par FEA ou CFD.

À titre d'exemple, lors de l'importation d'une conception dans un outil d'analyse externe, il peut être nécessaire d'exporter un fichier STEP à partir de votre logiciel de CAO et de l'importer comme une géométrie simple dans votre logiciel d'analyse. Une fois le maillage effectué et l'analyse lancée, il est probable qu'une autre itération avec des modifications géométriques soit nécessaire.

À ce stade, si vos outils ne partagent pas les fichiers CAO natifs, vous devez retourner dans votre logiciel de CAO, effectuer les modifications, exporter le fichier STEP, importer la géométrie simplifiée, mailler et relancer le calcul. Supposons que vous effectuiez en moyenne huit itérations par projet d'analyse, chaque itération durant une heure. Si vous n'exécutez qu'un seul projet par mois, c'est plus de deux semaines de travail perdues par analyste et par année, simplement parce que vos logiciels ne communiquent pas entre eux. L'alternative, dans un environnement CAO-IAO connecté, est la mise à jour des modèles en un clic. Si les modifications sont suffisamment mineures, l'analyste n'aura peut-être aucune configuration manuelle à refaire.

En résumé, si vous prévoyez d'ajouter un logiciel, il est judicieux d'envisager une solution capable de s'intégrer à l'ensemble du cycle de vie du produit, si possible.

Vous pouvez bénéficier des avantages des logiciels de CAE sans les acheter.

L’achat, l’équipement et la formation à l’utilisation d’un logiciel de CAO ne sont pas les seuls moyens d’en tirer parti.

Si l'entreprise n'est tout simplement pas prête à assumer cette responsabilité ou si elle a un besoin très immédiat, le conseil en simulation pourrait être la solution. services de simulation peut offrir un meilleur rendement du capital investi que l'achat d'une solution logicielle complète qui ne sera pas utilisée de manière régulière.

L'équipe des services de simulation de GoEngineer peut mettre des outils d'analyse avancés à la portée de tous.

Toutefois, si l'analyse est utilisée plusieurs fois par année, internaliser cette capacité vous permettra probablement d'obtenir un rendement du capital investi significatif. Ce rendement du capital investi augmente à mesure que les utilisateurs internes gagnent en aisance et que l'utilisation augmente. Même après avoir intériorisé la majeure partie des analyses, il est courant de faire appel à des services de CAO pour des pics de productivité ponctuels et des projets spéciaux.

Le rendement du capital investi de la simulation prend plusieurs formes.

Élaborons une analyse de rentabilisation pour cet investissement. Les avantages de la simulation peuvent inclure :

• Des conceptions plus performantes
• Itération de conception plus rapide et plus percutante
• Fabrication moins coûteuse pour des performances équivalentes
• Phase de prototypage physique plus courte et moins coûteuse
• Certification et approbation réglementaire plus rapides
• Avantage du premier sur le marché
• Durée de vie, sécurité et réputation du produit améliorées
• Meilleure utilisation des heures de travail des ingénieurs

Une simulation insuffisante ou désuète peut se traduire par l'inverse de cette liste : absence d'amélioration dans la refonte des produits, itérations de conception lentes et improductives, augmentation des coûts de fabrication, prototypage coûteux et long, arrivée tardive sur le marché et temps perdu par les ingénieurs en tâches fastidieuses.

Il est important de réévaluer régulièrement l’utilisation de la simulation par une entreprise, car à mesure que les outils d’analyse par éléments finis (FEA) et de dynamique des fluides numérique (CFD) s’améliorent, tout outil ou processus éprouvé peut perdre en compétitivité.

• Étude de cas suggérée Découvrez comment l'entreprise de conception d'emballages Teckdes a utilisé des outils de simulation et des flux de travail modernes pour commercialiser ses produits plus rapidement et à moindre coût.

• Étude de cas suggérée > Découvrez comment la firme d'ingénierie Extreme Analyses Engineering réduit de moitié le temps nécessaire au développement des pièces de montagnes russes grâce à la conception intégrée, la simulation et le PLM.

Tous les organismes n'offrent pas les mêmes options de soutien et de formation.

Il existe plusieurs excellents solveurs sur le marché, mais en fin de compte, seuls de bons utilisateurs obtiendront de bons résultats. Il est donc essentiel de s'assurer que vos utilisateurs sont bien formés et à l'aise avec leurs outils, ce qui peut être réalisé grâce à la formation et au mentorat. Il existe de nombreux types de formation, tels que les modules d'apprentissage sur demande et à votre rythme, les cours animés par un formateur et les formations développées sur mesure.

Votre fournisseur de logiciels offre-t-il des cours en ligne ? Dispose-t-il de centres de formation près de chez vous ? Peut-il se déplacer dans vos locaux ? A-t-il suffisamment de formateurs qualifiés ? Peut-il concevoir une formation sur mesure pour vous ?

Les réponses à ces questions varient d'un fournisseur à l'autre ; il est donc important de les poser. Outre la formation, le mentorat est un atout précieux que certains fournisseurs de logiciels peuvent proposer. Cela suppose la présence d'ingénieurs qualifiés disponibles pour assurer un suivi personnalisé et régulier des clients ; ce service n'est donc pas systématiquement proposé.

Les certifications sont un atout, mais une expérience concrète et récente des outils d'analyse est un bon indicateur de la capacité à soutenir l'achat d'un logiciel de CAE. Résolution de problèmes spécialisés complexes, validation/corrélation et développement de nouvelles méthodologies font partie intégrante des simulations complexes que tout le monde ne maîtrise pas ; par conséquent, si votre fournisseur de logiciels a un grande équipe de consultants en CAE possédant une expérience diversifiée , ils sont donc plus susceptibles d'être prêts à cela.

Prochaines étapes

Notre Guide d'achat d'Abaqus et Guide d'achat de CST Studio Suite Vous trouverez ici des réponses à de nombreuses questions fréquemment posées sur le logiciel, le processus d'achat, l'emballage, les licences, les fonctionnalités infonuagiques, etc. Si vous souhaitez parler à quelqu'un et poser vos questions directement, veuillez nous contacter. Contactez-nous.

Un merci spécial à l'auteur contributeur : Marcel Ingles, ingénieur principal en simulation chez GoEngineer

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