Simulations
L’expérience de nos ingénieurs et les outils de calculs mécaniques et de simulations numériques dont nous disposons, nous permettent de représenter virtuellement une infinité de situations physiques pour anticiper la réalité : processus de fabrication, performances mécaniques, situations accidentelles, etc. Ces simulations ont le grand avantage d’être réalisées dans un monde virtuel permettant d’anticiper les effets de situations exceptionnelles sans conséquences réelles et de corriger le cas échéant les paramètres ou la conception non conforme voir problématique.
Nos simulations emploient des disciplines différentes selon l’objectif et les physiques à représenter : cinématique, dynamique de corps rigides, dynamique de corps flexibles (calculs explicites). Nous adaptons systématiquement nos analyses et l’emploi des outils aux besoins spécifiques.
Ces simulations numériques permettent de quantifier précisément un certain nombre de grandeurs physiques mécaniques telles que les forces, contraintes, déformations linéaires ou plastiques, déplacements, vitesses, accélérations en fonction du temps ou de position sans même avoir à produire la moindre pièce. L’impact d’un changement de conception ou de scénario peut ainsi être rapidement évalué.
Références
Quelques références sont présentées ci-dessous. Par souci de confidentialité des sujets, les éléments présentés restent vagues volontairement, ne présentent pas de valeurs chiffrées car ils ont pour simple vocation d’illustrer les possibilités offertes.
Chute d’un crochet de levage sur un portique de protection
Contexte
L’évolution du process de manutention de bobines de feuilles métalliques dans une usine de transformation de l’acier exposait les opérateurs et compagnons à un risque sévère en cas de chute d’éléments de levage. Notre client a conçu une structure de protection qu’il a souhaité faire valider avant de procéder à sa réalisation et son installation dans l’usine.
Approche
Nous avons développé un modèle de calculs de structure par éléments finis que nous avons soumis à la chute de la moufle et du crochet de levage en cas de rupture de câble du pont roulant. Un calcul en dynamique explicite a été réalisé afin de simuler le comportement de la structure de protection en situation accidentelle et répondre à la question : la structure protègera-t-elle les opérateurs sans s’effondrer ?
La simulation de chute a confirmé la bonne tenue mécanique de la structure (niveaux de contraintes de Von Mises inférieurs aux limites admissibles pondérées des matériaux) dans cette situation exceptionnelle ; la structure a été fabriquée et installée sur site. Une note de calculs détaillée a permis de synthétiser nos hypothèses, nos analyses et vérifications structurelles complémentaires (ancrages, soudures, visserie).
Evaluation de l’efficacité d’un roadblocker
Contexte
Dans le cadre du rétrofit d’un dispositif de protection de l’accès aux véhicules routiers (roadblocker) d’un site sensible, il était nécessaire de s’assurer que cet équipement pouvait répondre à certaines exigences normatives notamment stopper des véhicules lancés à une certaine vitesse. Selon les résultats de premières simulations d’état des lieux et des conclusions préliminaires, un accompagnement pour l’amélioration du système a été indispensable.
Approche
Un modèle de calcul de structure a été développé par nos ingénieurs pour représenter le dispositif dans sa situation d’exploitation initiale. Des calculs de structure en dynamique rapide (calculs explicites) ont été menés en propulsant un camion chargé ou à vide (de masse variable) à des vitesses d’impact différentes (jusqu’à 80km/h) pour analyser les limites de résistance et la capacité du dispositif à stopper un véhicule. L’analyse des résultats des simulations initiales a permis d’identifier les éléments sensibles à renforcer (niveaux de contraintes de Von Mises dépassant la limite admissible à rupture du matériau) et de valider ensuite l’efficacité de leur intégration.
Notre client a modifié la structure qu’il a ensuite réinstallé sur site pour une exploitation (protection) sereine.
Découpe d’un feuillard métallique avec cisaille automatique
Contexte
La découpe de feuillards métalliques est une opération qui lorsqu’elle est réalisée manuellement avec une tenaille impose un effort non négligeable qui fatigue rapidement le compagnon qui doit la réaliser. Dans le cadre du développement d’un outillage portatif, il nous a été demandé de vérifier le bon dimensionnement du dispositif et d’identifier les pistes d’améliorations.
Approche
L’ingénieur en charge du sujet a développé un modèle de calculs par éléments finis reprenant toutes les pièces structurelles et les différentes liaisons cinématiques. Une difficulté était de déterminer les efforts à appliquer au modèle : la réponse la plus fiable a été de simuler le processus de découpe du feuillard en pilotant en déplacement l’actionneur et en relevant les efforts « post simulation ». L’ensemble des pièces sollicitées lors de cette phase conservait des coefficients de sécurité suffisants pour une exploitation de l’outillage pérenne et en toute sécurité.
Processus de rivetage
Contexte
Dans le cadre d’une évolution de processus d’assemblage de pièces mécaniques d’un équipement automobile, notre client a souhaité remplacer deux boulons (vis + écrous + rondelles) par des rivets. Les premiers essais de rivetage ont permis de conclure que l’assemblage tel que réalisé ne remplissait pas les exigences et les niveaux de qualité requis. Il était nécessaire de revoir la forme initiale du rivet et la forme de l’outil pour s’assurer permettre un assemblage équivalent aux boulons.
Approche
Nous avons développé des modèles de calcul par éléments finis que nous avons soumis au processus de rivetage : grands déplacements, grandes déformations et plastification imposants des fonctionnalités numériques avancées de remaillage automatique. Plusieurs variations des paramètres géométriques et dimensionnels des pièces ont permis d’obtenir un compromis satisfaisant toutes les exigences (résistance mécanique et effort précontrainte de l’assemblage) sans même usiner une pièce ! Les essais ultimes ont confirmé les simulations et en sont restés à leur strict minimum avant l’implémentation du nouveau mode d’assemblage sur chaine.