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3DEXPERIENCE Release 2016x On Cloud

Simulation pour Concepteurs

Auteur : Martin SZKARADEK

Novembre [email protected]

2

Généralités

3DEXPERIENCE Release 2016x

On Cloud Limited Portfolio

Structural Validation

ArchitectureDurability Validation Exemples

© Keonys - jj/mm/aaaa

3

Généralités




Durability Validation


4

SIMULIA PORTFOLIO

Realistic Simulation

V5 DESIGN ANALYSIS

• Linear & Non Linear Analysis

• Thermal Analysis

• Advanced Meshing

SIMULATION FOR CATIA V5 USERS

ISIGHT• Design/Runtime Gateway

• Application Components

• Process Drivers

DESIGN EXPLORATION & OPTIMIZATION

FE SAFE• Fatigue analysis

• Composite – rubber fatigue

• Rotate –TM Fatigue

FATIGUE ANALYSIS

TOSCA• Non-parametric optimization

• Topology-Shape-Bead optimization

• Fluid Optimization

CONCEPT OPTIMIZATION

SIMPACK• Multi-Body Simulation

• mechatronic system

• non-linear models with flexible bodies

MULTIBODY SIMULATION AND MECATRONIC

ABAQUS• Explicit – Implicit Solver

• Multi physics CFD - CEL – EMAG

• Co-simulation

FEM MULTIPHYSICS SOLVER

SIMPOE• Plastic injection simulation

• Fiber Orientation

• Advanced cooling analysis

PLASTIC INJECTION SIMULATION

3D EXPERIENCE• Integrated to PLM

• General Purpose FEA

• Open Scientific Platform

NEXT-GEN TOOLS FOR CATIA AND ABAQUS

5

CATIA ANALYSIS SOLUTIONS

Offre évolutive

GPS

GAS

GDY

EST

FMS

FMD

ANL

ATH

OPEN.

RÉPONSE DYNAMIQUE

ANALYSE NON LINEAIRE CONTACT, NLGEOM, MATERIAUX

Modale

Statique linéaire

ANALYSE THERMIQUECOMPOSITES ET

ANALYSE AVANCÉES

MAILLAGE SURFACIQUE

MAILLAGE PAR REMPLISSAGE

MAILLAGE HEXA

CONCEPTEUR

SPÉCIALISTE

EXPERT

ANALYSE THERMO-MECA

ASSEMBLAGES

SOLUTIONS PARTENAIRES

IMPORT/EXPORT(ANSYS, NASTRAN, ...)

6

Généralités






7

3DEXPERIENCE Release 2016x on Cloud

Limited Portfolio

Stress Engineer

(MDS)ROLES

Simulation pour

ConcepteursSimulation pour Spécialistes

PRINCIPALES

Apps

Structural

Analysis Engineer

(DRD)

Simulation Results

Analyst(SRA)

Fluid Mechanics

Analyst (FLA)

Etc.

Outils d’aide à la

conception pour évaluer

facilement le

comportement

mécanique et thermique

ainsi que la durée de vie

d’une structure

FONCTIONS

etc.

Solution d’analyse

complète permettant

d’étendre les capacités de

« Stress Engineer »

Solution innovante de

post traitement

permettant de visualiser

de gros fichiers résultats

(>10GB).

Application permettant de

comprendre les

écoulements fluides

Présentation

8

Généralités






9



Cloud :

Cloud Compute :

Coeur :

Outils de simulation d’aide à la conception pour évaluer

facilement le comportement mécanique (statique, modal),

thermique et thermomécanique d’une pièce ou d’un

assemblage de pièces solides soumis à des sollicitations

statiques.

APPLICATIONS

(Apps)

ROLES


FONCTIONS

PRINCIPALES

Stress Engineer 4 4

- Apps en mode « Saas » ( Software as a Service) - Stockage de documents

- Sauvegardes

- Travail Collaboratif

- etc.Serveurs

Clients

10



Concepts généraux � Comprendre et valider le comportement structural et thermique

� Interface intuitive et préconfigurée ( Suite logique de tâches )

� Assistant contextuel pour guider l’utilisateur

� Requiert minimum connaissance FEA

� Environnement de simulation intégré à la CAO

� Mise en données, exécution & visualisation depuis le « Cloud »

� Collaboratif

� Géométries solides

� Pièces et assemblages


11



Concepts Généraux (suite)� Prévu pour les concepteurs

- Facile à utiliser

- Choix par défaut prédéfinis

� Fonctions associées aux Actions - Concepts complexes

- Dispositifs « précâblés »

� Déroulement des opérations est guidé- Permet divers type de simulations


Active Assistant guides the userActive Assistant guides the user

Guided worflow showing the list of

Actions that a user has to perform

Guided worflow showing the list of

Actions that a user has to perform

Shortcuts to relevant commands based on

current action

Shortcuts to relevant commands based on

current action

The Command Bar provides access to all

available commands

The Command Bar provides access to all

available commands

Current Action defines the contextCurrent Action defines the context

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Fonctions clefs - Overview � Divers types d’analyse

- Statique, Modale

- Thermique

- Thermomécanique

� Matériaux élastiques, plastiques, hyper-élastiques

� Non-linéarités géométriques

� Liaisons mécaniques et thermiques- Contact Général, Contact détection + collage

- liaison rigide, cylindrique, ressort, boulonnée

virtuelle + précontrainte, conductance.

� Non-linéarités de contact (assemblages)

� Pilotage précision de la simulation

� Post-traitements par images prédéfinies - Iso -déplacements, Von Mises, Déf. Plastique,

- Facteur de sécurité,

- Fréquences propres, déformées modales

- Températures, flux

- Section, extremum, réactions aux appuis, rapport, …

© Keonys - 23/09/2015



Structural Validation - Interface utilisateur

blade

arbre

carter

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Matériaux � Générique

- Issus de librairies

- Associé à une représentation géométrique

- Possède différents domaines (Simulation, Drafting, etc.)

- Apps pour création

� Options autorisés pour Structural validation- Elastique

- Plastique : plasticité isotrope (basée sur le critère de Von Mises)

- Hyper-élastique

- Densité

- Conductivité thermique

- Dilatation thermique




Matériau définition – Plasticité

Modèles matériaux hyper-élastiques

Hyper-elastic component with

Polynomial model

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Maillage EF(éléments finis) automatique � Deux technologies de maillage disponibles

- Remplissage tétraédrique

- Méthode OCTREE

� Elément tétra d’ordre 2

� Taille de maille pilotée par :- Volume de la pièce

- Précision de la simulation (Draft, Good, Better, Best)

� Cas particulier : précision = Best- Deux passes de calcul avec « adaptivité » du maillage

- Le motif du maillage dépend des gradients de

contraintes




Paramètres d’exécution du calcul

mskWheelAxe

Structural / Draft Structural / Good Structural / Better Structural / Best

� Remarques :- Le modèle EF est tjrs associé à la

représentation géométrique

15

Simulation type - Overview � « Structural »

- Analyse statique

� « Frequency » :- Analyse modale libre

- Fréquences propres, modes propres

� « Thermal »- Analyse thermique en régime permanent (« Steady State »)

� « Thermal-Structural » : - Couplage faible thermique et structure ( analyse thermique

puis analyse statique)




16



Gestion des contacts (assemblages) � Contact général

- Permet de définir du contact entre tous les composants

- Frottement tangentiel

� Contact détection + collage - Recherche automatiques des surfaces en vis-à-vis et

collage automatique

� Outils complémentaires - Visu des surfaces en contact

- Visu des pièces en intersection

Général contact

ABC

17

Liaisons mécaniques � Cylindrique

- Articulations

� Boulonnage virtuel + précontrainte- Prétention sous forme d’une traction ou d’un couple

- Peut être utilisé avec du contact général

� Réplication connexion de boulonnage virtuel - Identifie et réplique une connexion de boulonnage




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Liaisons mécaniques � Connexion rigide

- Remplace une pièce non modélisée

- Joint les deux supports via des éléments rigides virtuels

� Connexion ressort - Raideur axiale

- Remplace un composant non modéliser ayant une

raideur définie

� Remarque : valide pour les deux connexions- si le second support est omis alors le premier support

est connecté au sol.




19

Liaison thermique� Définition d’une Conductance Thermique

entre les surfaces en vis-à-vis

� Contact détection est un outil qui permet d’identifier toutes les surfaces en vis-à-vis

� Remarque : - La Conductance est une mesure du transfert de chaleur

par conductivité entre des surfaces en contact. Une

grande valeur de conductance signifie que la chaleur

passe facilement entre les surfaces en contact; une

conductance à zéro prévient tout transfert de chaleur.




20



Liaison thermique & mécanique� Simulation Thermomécanique

- Permet de définir les interactions thermiques et

mécaniques entre les surfaces en contact

� Contact Détection permet de définir deux types d’interactions- (« Bonded ») Collage pour la simulation mécanique

- (« None ») pour la simulation thermique


- Condition de film ( thermique)

- Serrage virtuel ( structure)

21

Conditions limites (CL)� Contextuelles : dépendent du type d’analyse

� CL Standard- Encastrement,

- Symétrie plan

- Fixation dans une direction

- Rotule

- Appui plan

- Pivot glissant

� Définies sur la représentation géométrique - Peaux du solide, etc.




Structure

s

Pivot glissant

Appui plan

Rotule

Fixation / direction

Symétrie plan

Encastrementss

s s s s s

sS

ss

s

pression

force

encastrement

encastrement

Ex : CL et chargements appliqués sur des coutures

22

Chargements� Contextuels : dépendent du type d’analyse

� Standard- Pression, Force / direction

- Force & moment à distance

- Gravité ( accélération)

- Déplacement imposé

- Force centrifuge

- Chargements de type pallier

� Définies sur la représentation géométrique




s

Thermique

Rayonnement ambiant

Source de chaleur volumique

Condition de film

Flux de chaleur

Température imposée sur une zone s

s s s s s

sS

ss

Structure

s

Chgt de type pallier

Force centrifuge

Déplacement imposé

Gravité

Moment à distance

Force à distance

Force/ direction

Pression

ss

s s s s s

ss

ss

s s

ss

Ex : CL et chgt type pallier

Chargement distant

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Post-traitements des résultats – Overview� Images – Structure - Thermique

- Iso-déplacements, vecteurs déplacements

- Contraintes de Von Mises, contraintes principales

- Déformations plastiques, zones élastiques actives

- Facteur de sécurité, précision

- Force de réaction

- Compression / Traction

- Fréquences propres, déformées modales

- Températures, flux

� Options appliquées aux images - Section, animation

- Min/ Max, Amplitude de la déformée

- Visualisation du maillage EF

- Transparence, etc.

� Options palette- Filtres min/max, nb couleurs

- Lissage des couleurs, inversion des couleurs

- Etc.

� Capteurs résultant

� Rapport personnalisé ( format Word)




24

Options de simulation � Stockage des résultats :

- Serveur ( par défaut)

- Local

� Mode d’exécution (« execution mode »):

- Interactif (CPU locale)

- Tâche de fond (CPU locale)

- On Cloud : utilisation de la CPU des serveurs

� Précision de la Simulation (« Simulation Accuracy ») : - « Draft» ( maillage grossier)

- « Good » ( maillage fin)

- « Better» (maillage plus fin)

- « Best » : (Maillage adaptatif en fonction du gradient des

contraintes, 2 itérations)

(Impacte règles de maillage)

� Remarque :- Nb maxi de cœurs = 4




25

Infrastructure� Environnement Collaboratif

� Données de simulation stockées sur le serveur

� Consultation des simulations « Explore »

� Etc.




26

Généralités

3DExp Simulia on

Cloud –Limited

View


DurabilityValidation


27



Cloud :

Cloud Compute :

Coeur :APPLICATIONS

(Apps)

ROLES


FONCTIONS

PRINCIPALES

Stress Engineer 4 4

- Apps en mode « Saas » ( Software as a Service) - Stockage de documents

- Sauvegardes

- Travail Collaboratif

- etc.Serveurs

Clients

Outils de simulation d’aide à la conception pour évaluer

facilement le comportement mécanique (statique) ainsi que

la durée de vie d’une pièce ou d’un assemblage de pièces

solides soumis à des sollicitations statiques.

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Concepts généraux � Combinaison entre une analyse statique des

contraintes sous chargements cycliques et un calcul de durée de vie

� Méthodes avancées basées sur les contraintes multiaxiales

� Partage les mêmes concepts que Structural validation pour l’analyse par EF (éléments finis)

- Solveur ( technologies ABAQUS)

- CL, chargements, connexions, détection de contact, etc.

- Post-traitement

� …et intègre en + des calculs de durée de vie - Algorithmes propres à la fatigue (technologies fe-safe)

- Propriétés des matériaux propres à la fatigue

- Cycle de chargement (loading history)

- Combinaison de chargements

- Etat de surface (Ra) global ( base surface finish) ou local (surface

finish) pour les aciers

- Image « durée de vie » ( format log)

© Keonys - 23/09/2015

Cycle

σMax

σMin

��

29



Matériaux� Large bibliothèque de 300 matériaux

métalliques préalablement renseignés pour la fatigue- Essentiellement des nuances d’acier

- Aluminium ductiles, fontes ductiles

� Différents algorithmes pour les calculs de fatigue (critères multiaxiaux)

- Brown Miller : pour les matériaux ductiles

- Déformation Principale : pour les matériaux fragiles

- Cast Iron SWT : pour les fontes grises ductiles

� Remarques :- Matériaux élastiques seulement

- La notion de plasticité est calculée lors de la simulation de

durée de vie ( format log)

- La connaître quand une pièce cassera à cause de la fatigue

est une information inestimable

© Keonys - jj/mm/aaaaLa durée de vie mini en rouge soit 3090 répétions du cycle avant rupture [ y = log(x) , x = 10y , ex. y= 3.49 � 10^3.49=3090 ]

31

Généralités

3DExp Simulia on

Cloud –Limited

View


DurabilityValidation Exemples


32


Exemples


Déformation plastique Composant en élastomère Boulonnage virtuel Assemblages mécaniques

Etude thermique Etude thermomécanique Analyse Modale Post-traitement

Von Mises Maillage EF Déplacements Compression/Tension Facteur de Sécurité Précision Déformations plastiques Durée de vie

33

Généralités

3DExp Simulia on

Cloud –Limited

View


ArchitectureDurabilityValidation


34


Prérequis - Licences


PCS (IFW + CSV)Platform

Contributor

SEI-OC Simulation Foundation3DPlay

Performance

StudySimulation

Finder

MDS-OC

Rôles

Simulation

Cloud

Computation

Structural

Validation

Durability

Validation

Str

ess

En

gin

eer

NT1-OC

Material

Definition

up to

4 cores

Convertor for STEP

/ IGES

Prérequis

3DPlay Collaborative IP

Management Product Finder

NT2-OC

Str

uct

ura

l An

alys

is E

ng

inee

r

DRD-OC

up to

8 cores

Material

Definition

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