Analyser le comportement mécanique et thermique de sous-ensembles de lanceurs ?” réservoirs, étages de propulsion et étages supérieurs ?”, c’est l’activité du département de calcul de structures de la direction industrielle d’EADS Launch Vehicles. Alors qu’un calcul ne dure que quelques heures, la préparation du modèle issu de la CAO peut prendre plusieurs semaines. Les ingénieurs effectuent des analyses statiques et dynamiques avec les logiciels de calcul Samcef (de Samtech) et Nastran (de MSC). Le premier compte une quarantaine d’utilisateurs et le second une vingtaine.Les ensembles étudiés sont présentés sous forme de maillages d’une centaine de milliers de n?”uds, et ils comportent autour de trois cent mille inconnues (déplacements, rotations, etc.). “La butée se situe entre sept cent mille et huit cent mille inconnues. D’une part, l’exploitation de tels modèles devient difficile, d’autre part, on commence à atteindre les limites de nos machines”, explique Olivier Fournasson, responsable méthodes et outils du département calcul de structures de la direction industrielle d’EADS Launch Vehicles.
Quatre ou cinq heures de temps de calcul
Le passage, il y a trois ans, d’une architecture basée sur VMS et des terminaux X à la solution actuelle ?” des PC sous Windows NT ?” a accru les possibilités de traitement. “Le gain de puissance des machines a permis d’améliorer la richesse d’informations avec les mêmes temps de réponse qu’auparavant, précise Patrick Godin, responsable, lui, du département de calcul de structures de la direction industrielle d’EAS. Nous organisons notre travail pour limiter les temps de calcul à quatre ou cinq heures, de manière à effectuer des analyses à taille humaine.”Auparavant, il a fallu simplifier le modèle géométrique, puis établir son maillage. Cette préparation occupe jusqu’à deux personnes pendant deux semaines dans le cas de structures complexes (un étage supérieur de fusée, par exemple). “Nous voulons avoir le moins possible à intervenir pour passer de la CAO au calcul, ajoute Patrick Godin. L’ingénieur calcul doit pouvoir passer le plus clair de son temps à analyser les résultats.” Olivier Fournasson ajoute : “Nous demandons au bureau d’études d’extraire des modèles simplifiés au maximum et néanmoins suffisants pour élaborer le maillage.” Celui-ci travaille avec le logiciel de CAO Catia (de Dassault Systèmes) et transmet ses fichiers à l’outil I-deas (d’EDS) qui prépare le calcul. Ce dernier s’effectue au sein de Samcef ou de Nastran. Dans ce dernier cas, I-deas réalise leur analyse et leur visualisation. Pour les réservoirs, qui sont en matériaux composites, l’industriel a développé en Fortran ses propres logiciels de conception et de maillage, qui alimentent Samcef.Si le service de calcul de NSM Technologies est moins important, ses préoccupations sont analogues. Cette société de deux cent cinquante personnes, basée à Lyon, fabrique des tunneliers pour le métro, des portiques pour la sidérurgie et le nucléaire, et des machines telles que des centrifugeuses pour l’entraînement des pilotes. Cela impose de calculer la résistance de ces structures d’acier en fonction de leurs sollicitations mécaniques et thermiques. Les six postes du service exploitent le logiciel Systus, d’ESI Group, qui opère sur des représentations comportant de cinquante mille à quatre-vingt mille n?”uds de maillage. “Le but est d’interpréter le résultat, explique Alain Ricard, le responsable de la section de calcul. Il faut que cela parle à l’ingénieur. Nous en restons donc à des modèles globaux, qui donnent une vision d’ensemble.” L’outil exécute des calculs statiques et dynamiques et, en particulier, l’analyse du comportement des structures en cas de séisme.
Des pièces de plusieurs tonnes qu’il faut remodéliser
Les données proviennent soit de plans sur papier élaborés par le logiciel de CAO Autocad (d’Autodesk) ?” il faut alors ressaisir les informations dans le logiciel Systus. Soit de fichiers au format Iges sortant de Solidworks (de l’éditeur éponyme) pour concevoir en 3D des machines complexes comme les tunneliers. Mais les modèles comportent des détails inutiles et, à l’inverse, demandent des affinages, par exemple au niveau de raccordements de surfaces. D’où une remodélisation des pièces dans Systus. Avec le maillage, cela prend parfois trois semaines“Il faut refaire le modèle global de pièces ou de structures qui pèsent parfois plusieurs tonnes. C’est un des problèmes majeurs. Les fichiers de CAO ne sont pas fait pour les calculs “, souligne Alain Ricard. Les calculs eux-mêmes sont automatisés et, la puissance des machines ayant augmenté, leur durée moyenne ne dépasse pas l’heure. En effet, la migration de postes Digital Alpha et d’un serveur sous VMS effectuée, l’année dernière, vers des stations de travail Compaq sous Windows NT a divisé par dix les temps de traitement.Les résultats graphiques de Systus représentant, par exemple, des isovaleurs de déplacements ou de contraintes sont récupérés sous forme de fichiers Postscript que l’on peut insérer dans des documents Word ou transmettre électroniquement. “On pourrait automatiser l’établissement des notes de dimensionnement qui font partie du dossier contractuel, regrette Alain Ricard. Pour l’instant, nous n’avons réussi à avoir une structure de note générique que pour les tunneliers.” Des fichiers d’interfaces en Ascii sont aussi exploités en sortie de Systus pour des calculs de détail, par exemple sur des soudures ou des assemblages boulonnés. Ici interviennent les logiciels développés en Fortran par l’industriel.
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