Solveurs Abaqus : autonomiser les ingénieurs dans tous les scénarios d'analyse par éléments finis

Les ingénieurs doivent tenir compte d'un large éventail de phénomènes physiques pour analyser la performance de leurs produits. Ces facteurs peuvent inclure des contacts complexes, des déformations importantes, des vibrations, des matériaux non linéaires et des effets transitoires, pour n'en nommer que quelques-uns. Une meilleure prédiction de ces comportements accélère le processus de conception et améliore le produit final. Chaque outil d'analyse par éléments finis (FEA) sur le marché offre sa propre sélection de solveurs et de procédures de résolution, capables ou non de représenter ces phénomènes avec plus ou moins d'efficacité et de précision.Abaqusexcelle dans la mise en place d'un portefeuille de solveurs largement applicable et hautement performant. Examinons de plus près les nombreuses applications de cette vaste et riche boîte à outils FEA.

Des solutions pour chaque situation

Solveurs linéaires dans Abaqus : réponses rapides pour une prise de décision rapide

Lorsque nous travaillons dans le domaine des solveurs linéaires, nous ne nous intéressons généralement pas au contact, aux grandes déflexions et au comportement des matériaux après la rupture. Nous pouvons alors utiliser des solveurs linéaires pour obtenir des résultats initiaux extrêmement rapides.

Dans Abaqus, ces scénarios linéaires sont appelésanalyses de perturbations linéaires, et ils peuvent tenir compte de l'état du modèle après une analyse non linéaire préalable. Par exemple, une extraction de fréquence précise peut être effectuée sur un pneu de voiture gonflé et roulant. Les solveurs linéaires fournissent une base aux outils d'analyse technique en fournissant des solutions efficaces aux questions concernant la capacité de charge et la rigidité. Ces outils sont souvent utilisés comme point de départ pour des analyses plus avancées telles que les analyses NVH (bruit, vibrations et dureté) et de durabilité.

Lectures complémentaires>>Documentation Abaqus > Analyse > Procédures d'analyse > Introduction > Procédures générales et de perturbation

Lectures complémentaires>>Documentation Abaqus > Premiers pas avec Abaqus/CAE > Analyse en plusieurs étapes > Analyse des perturbations linéaire > Étapes de perturbation linéaire

Techniques linéaires statiques et dynamiques

Abaqus contient des procédures utiles qui ne sont pas disponibles dansSOLIDWORKS Simulation, comme l'extraction de valeurs propres complexes, la dynamique en régime permanent basée sur un sous-espace et la dynamique en régime permanent à résolution directe. L'extraction de valeurs propres complexes fournit des solutions pour extraire (comme son nom l'indique) la composante complexe des problèmes de valeurs propres. Cette technique est populaire pour résoudre les grincements de freins et autres problèmes acoustiques. Les analyses dynamiques en régime permanent fournissent l'amplitude et la phase en régime permanent de la réponse d'un système due à une excitation harmonique à une fréquence donnée. Les résultats dynamiques en régime permanent générés dans Abaqus peuvent être utilisés pour des analyses de fatigue ou acoustiques ultérieures.

Lors de la comparaison d'outils logiciels, il est important de comprendre que ces outils peuvent fournir différentes technologies sous-jacentes à des procédures de résolution spécifiques. Par exemple, dans Abaqus, il y a plusieurs façons d'effectuer une extraction de fréquence naturelle. Chacune de ces méthodes est conçue pour des situations spécifiques.

Types de procédures d'extraction de fréquence

Lanzcos Il s'agit du solveur par défaut offrant les fonctionnalités les plus générales. Cette méthode est utilisée par le solveur de fréquence de SOLIDWORKS Simulation lorsque le solveur « FFEPlus » est sélectionné. Elle est considérée comme la plus lente des méthodes d'extraction de fréquence disponibles.

Sous-structuration automatique à plusieurs niveaux (AMS)Il s'agit de la vitesse accrue requise pour les modèles complexes avec de nombreux modes propres. Des performances incroyables ont été obtenues grâce à l'accélération du processeur graphique grâce à cette technique.

Itération du sous-espace est la vitesse accrue pour les modèles nécessitant un faible nombre de modes propres (moins de 20). Utilisé par le solveur de fréquence de SOLIDWORKS Simulation lorsque espace directle solveur est sélectionné.

Lectures complémentaires>>Documentation Abaqus > Analyse > Procédures d'analyse > Analyse dynamique des contraintes/déplacements > Extraction de fréquence naturelle

Solveurs implicites non linéaires dans Abaqus : prédiction précise de la complexité

En dehors du domaine statique et dynamique linéaire, des solutions peuvent capturer des non-linéarités complexes telles que le contact, les grandes déformations et les matériaux (hyperélasticité, viscoélasticité, plasticité, etc.). Ces solutions sont disponibles dans le domaine implicite ou explicite et peuvent résoudre des problèmes non linéaires statiques et dynamiques.

Les méthodes implicites et explicites permettent de résoudre des équations aux dérivées partielles représentant des systèmes physiques complexes, comme la déflexion d'une structure sous charge. La principale différence entre les deux méthodes est que la méthode implicite nécessite un calcul supplémentaire pour résoudre l'équilibre. Cette satisfaction de l'équilibre permet de réduire considérablement le nombre d'incréments nécessaires à la résolution du problème tout en préservant les non-linéarités. Cependant, des difficultés de non-convergence sont possibles. Un autre avantage des méthodes implicites d'Abaqus est qu'elles bénéficient de l'accélération GPU. Cela peut améliorer considérablement les performances de résolution d'Abaqus, à un coût de licence supplémentaire très faible.

Abaqus et SOLIDWORKS Simulation offrent tous deux des fonctionnalités statiques, dynamiques et de transfert de chaleur dans les procédures de résolution implicite. Cependant, Abaqus offre des fonctionnalités supplémentaires liées aux risques statiques, à l'électromagnétisme de base, aux sols, à l'écoulement des fluides interstitiels et à la physique entièrement couplée. Ces solveurs permettent aux ingénieurs d'approfondir la physique plus complexe que leurs produits peuvent rencontrer. Par exemple, les risques statiques permettent d'observer le comportement post-flambage pour mieux comprendre la réponse structurelle après le point de bifurcation. Cela ne serait pas possible dans une procédure de résolution implicite traditionnelle.

 
Risques statiques implicites (gauche) vs risques statiques (à droite)

Bien qu'Abaqus et SOLIDWORKS Simulation aient tous deux un solveur statique implicite, leurs différences affectent la précision, la convergence et la vitesse. Par exemple, les développeurs d'Abaqus ont déployé des capacités étendues pour simuler efficacement les grandes déformations et les interactions de contact des matériaux non linéaires.

Solveur explicite dynamique dans Abaqus : quand les choses deviennent chaotiques

La méthode explicite est utilisée en physique hautement non linéaire, où la méthode implicite aurait du mal à résoudre en raison de problèmes de convergence. L'absence de vérification d'équilibre, contrairement à la méthode implicite, nécessite généralement beaucoup plus d'incréments pour résoudre le problème étudié. Cette fonctionnalité clé permet aux utilisateurs de traiter des événements extrêmement non linéaires tels que la formation, l'impact, la rupture et la plasticité par ramollissement des contraintes, pour n'en nommer que quelques-uns. Le solveur explicite est également très efficace pour la parallélisation du problème, ce qui signifie qu'il s'adapte très bien à des ressources de calcul supplémentaires.

Techniques non linéaires/explicites

Abaqus/Explicit est une technologie fondamentale utilisée par de nombreux secteurs d'activité pour comprendre les scénarios transitoires, à haute énergie et à fortes déformations. Ce solveur est également un outil extrêmement utile pour les analyses quasi-statiques d'événements de longue durée ou de déplacement, difficiles à faire converger avec un solveur implicite. Outre cette technique de résolution essentielle, les utilisateurs peuvent facilement importer les résultats entre les codes implicite et explicite. Cela permet de simuler des phénomènes physiques mieux adaptés au solveur implicite, par exemple la précontrainte des boulons avant un accident nécessitant le solveur explicite.

Un autre exemple serait de résoudre un événement de formage dans le solveur explicite, puis de l'importer dans le solveur statique implicite pour calculer le retour élastique de la pièce. SOLIDWORKS Simulation a un solveur explicite pour ce problème. test de chute type d'étude, mais il est limité aux seuls scénarios d'impact de type chute d'assemblages simples et à certaines propriétés de matériaux. Les collisions et autres impacts ne sont pas possibles.

Quel degré de contrôle avez-vous ?

Lorsque vous examinez les différentes techniques de résolution disponibles, vous devez également tenir compte des différents niveaux d'engagement avec le solveur lui-même. Abaqus peut fournir des entrées sous forme de sous-routines, modifier les contrôles de la solution et appliquer différents types d'amortissement pour, lorsqu'ils sont utilisés correctement, résoudre plus facilement des situations de convergence complexes. Bien que SOLIDWORKS offre l'accès à certaines de ces commandes avancées, leur portée est limitée. De plus, l'ajout de sous-routines aux solveurs SOLIDWORKS Simulation n'est pas possible.

Lectures complémentaires>>Documentation Abaqus > Sous-routines utilisateur > Index > Index des sous-routines utilisateur

Conclusions

Abaqus se spécialise dans des techniques de résolution plus robustes et performantes, permettant d'obtenir des solutions plus précises et performantes, ainsi que des calculs physiques plus avancés. Lors de l'achat d'un outil analytique, il est important de tenir compte de vos objectifs d'analyse à court et à long terme. Au fur et à mesure que vous développez vos capacités d'analyse, Abaqus s'adapte à votre évolution.

Lisez notre guide d'achat Abaqus ou contactez l'un de nos experts en simulation GoEngineer pour trouver l'outil qui vous convient ! Si vous n'êtes pas encore prêt à utiliser Abaqus, vous pouvez néanmoins profiter pleinement de ses avantages grâce àConseil FEA de GoEngineer.

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