Nos logiciels de calcul : ANSYS, LS-DYNA, Mathcad et Excel

Un logiciel ne fait pas un calcul

Un modèle éléments finis donne toujours un résultat. La valeur d'une étude tient à ce qui l'entoure : le choix des éléments, le maillage des zones critiques, les conditions aux limites, le contrôle de la convergence et la lecture critique des résultats. C'est cette maîtrise que nous mettons en avant, plus que la liste des logiciels.

Nous utilisons donc chaque outil pour ce qu'il fait le mieux : ANSYS pour les calculs implicites, LS-DYNA pour les phénomènes rapides, Mathcad et Excel pour le calcul analytique et la vérification indépendante des modèles.

ANSYS : plus de vingt ans de pratique

ANSYS est notre outil principal depuis plus de vingt ans. Nous l'utilisons dans ses deux environnements, que nous choisissons selon l'étude : Mechanical APDL quand il faut un modèle entièrement maîtrisé et reproductible, Workbench quand la géométrie CAO est complexe ou évolue souvent.

Mechanical APDL : des modèles scriptés et paramétrés

L'APDL (ANSYS Parametric Design Language) décrit tout le calcul sous forme de script : géométrie, maillage, matériaux, chargements, résolution et post-traitement. Nous l'utilisons pour :

• Paramétrer les modèles : une épaisseur, un chargement ou une nuance qui change, et le calcul repart en quelques minutes.
• Garantir la traçabilité : le script est archivé avec la note, chaque hypothèse y est lisible et le calcul peut être rejoué à l'identique.
• Automatiser le post-traitement : extraction des contraintes maximales, linéarisation des contraintes le long de lignes de coupe pour les appareils à pression, tableaux de résultats directement exploitables dans la note.
• Traiter les cas que l'interface ne propose pas : éléments et options spécifiques, combinaisons de cas de charge, boucles de calcul.

Workbench : de la CAO client au modèle de calcul

Sous Workbench et ANSYS Mechanical, nous partons directement de vos fichiers CAO (STEP, Parasolid, IGES). Une part importante du travail, souvent sous-estimée, se fait avant le maillage : le retraitement de la géométrie 3D.

• Nettoyage et simplification : suppression des congés, perçages et détails sans effet sur la tenue, qui alourdissent le maillage.
• Extraction de surfaces moyennes pour modéliser les tôles et les mécano-soudés en coques.
• Extraction de lignes pour modéliser les charpentes et les treillis en poutres.
• Découpage des volumes pour obtenir un maillage hexaédrique propre dans les zones à justifier.
• Mise en continuité des pièces (topologie partagée) ou définition des contacts, selon le comportement réel des assemblages.

Nous combinons les deux mondes : des commandes APDL insérées dans Workbench pour les options avancées, et des post-traitements scriptés pour produire des résultats homogènes d'une étude à l'autre.

Les analyses que nous menons sous ANSYS

LS-DYNA : la dynamique explicite

LS-DYNA est la référence des calculs explicites. Il résout le problème pas à pas, sur des pas de temps de l'ordre de la microseconde, ce qui permet de suivre des phénomènes trop rapides et trop non linéaires pour un calcul implicite : chutes, impacts, chocs, grandes déformations, contacts violents et ruptures.

Un calcul explicite produit facilement des images spectaculaires et des résultats faux. Notre maîtrise porte sur ce qui rend une simulation défendable :

• Bilans d'énergie : énergies cinétique, interne et de contact suivies tout au long du calcul, énergie totale conservée.
• Énergie d'hourglass : maintenue faible devant l'énergie interne, avec la formulation d'éléments adaptée.
• Pas de temps et mise à l'échelle de masse : utilisée avec mesure, en vérifiant que la masse ajoutée ne modifie pas la réponse.
• Lois matériau : plasticité dépendant de la vitesse de déformation (Cowper-Symonds, Johnson-Cook) et critères de rupture justifiés.
• Contacts : choix et contrôle des algorithmes, absence de pénétrations parasites.

Ces contrôles figurent dans nos notes de calcul, pour qu'un relecteur puisse juger la qualité de la simulation et pas seulement son résultat.

Applications : chute de colis, impact et non-missilité, équipements de transport.

Mathcad et Excel : le calcul analytique

Nous commençons toujours par comprendre le problème à la main. Le calcul analytique sert à dimensionner vite, à vérifier les ordres de grandeur d'un modèle éléments finis et à traiter les nombreuses vérifications qui ne demandent pas de simulation : assemblages, soudures, axes, chevilles, flambement d'une barre.

Mathcad : des calculs lisibles, avec leurs unités

Mathcad présente les formules comme sur le papier, avec des unités gérées automatiquement. Un relecteur suit le raisonnement ligne à ligne, et une erreur d'unité est détectée immédiatement. Nous nous appuyons sur une bibliothèque de fiches de calcul construite au fil des années, pour les vérifications courantes.

Excel : des feuilles de calcul vérifiées et réutilisables

Pour les vérifications répétitives, nous utilisons des feuilles Excel développées et validées en interne, gérées dans le cadre de notre système qualité ISO 9001. Les blocs de calcul sont intégrés tels quels dans la note : si un paramètre change, la mise à jour est rapide et sans risque de recopie.

Pourquoi croiser numérique et analytique

Un modèle éléments finis qui n'a pas été confronté à un calcul simple n'est pas vérifié. Nous recoupons systématiquement les résultats : réactions d'appui comparées aux charges appliquées, contrainte nominale calculée à la main dans une zone courante, fréquence propre estimée par une formule de référence. Cette double approche est la meilleure garantie contre les erreurs de modélisation.

Questions fréquentes

ANSYS, LS-DYNA, Mathcad et Excel sont des marques de leurs détenteurs respectifs. Les illustrations de cette page sont des schémas explicatifs ; les résultats de calcul présentés sont issus de nos études.