Conception de produits et optimisation

Domaine d’application

La conception et le développement de produits exigent que les ingénieurs envisagent des compromis entre les attributs du produit dans les domaines du coût, du poids, de la fabricabilité, de la qualité et des performances. La conception « optimale » est en fait généralement une conception dans laquelle les compromis sont acceptables, mais il est extrêmement difficile de comprendre l’impact des décisions de conception sur tous les attributs pertinents. Les ingénieurs sont confrontés au défi difficile de déterminer comment arriver à la meilleure conception globale, en faisant les bons compromis, et sans sacrifier les attributs critiques comme la sécurité.
Les solutions de Hexagon (MSC Software) pour l’amélioration et l’optimisation de la conception comprennent des capacités d’optimisation de la forme, de la taille et de la topologie des pièces et systèmes mécaniques. Ces capacités sont intégrées à notre solveur d’éléments finis MD Nastran, et comprennent également des capacités d’optimisation simultanée pour différentes exigences et disciplines (Multi Discipline Optimization – MDO).

Hexagon (MSC Software) fournit également des outils autonomes pour les études d’amélioration de la conception à plusieurs passages qui peuvent être utilisés pour évaluer la sensibilité de la conception à la variabilité du produit et de l’environnement, découvrir les interactions inconnues des variables de conception et fournir une vue globale de l’espace de conception global. Ces outils, y compris MSC Insight, fonctionnent avec la plupart des outils MSC CAE, notamment MSC Nastran, Patran, Adams, Marc, EASY5 et bien d’autres.

Enfin, Hexagon (MSC Software) fournit des capacités uniques pour la gestion du processus d’amélioration de la conception et de tous les résultats d’IAO associés et des itérations de conception qui sont générés. SimManager fournit un cadre pour l’optimisation de la conception et la gestion du processus de simulation qui s’intègre à tous les outils commerciaux ou internes, et peut également fonctionner avec des progiciels d’optimisation et d’amélioration de la conception tiers pour faciliter les évaluations à grande échelle d’un espace de conception complexe.

Les capacités comprennent :

Optimisation

Hexagon (MSC Software) fournit des solutions reconnues pour l’optimisation de la conception des composants et des systèmes. Basées sur la technique d’optimisation par gradient de MD Nastran, les solutions peuvent être classées en trois catégories – à savoir l’optimisation du dimensionnement, de la forme et de la topologie, selon les méthodes employées pour atteindre la conception idéale. En partant d’un point prédéfini et en parcourant l’espace de conception, on obtient une solution optimale locale qui satisfait aux diverses contraintes sur le comportement structurel. Il est également possible d’inclure des éléments tels que les propriétés avancées des matériaux composites comme variables dans une optimisation. Hexagon (MSC Software) propose également des formes avancées d’optimisation de la forme et de la taille, appelées respectivement topographie et topométrie, qui permettent un contrôle très précis de l’épaisseur et de la géométrie des matériaux en tant que variables de conception. Et, grâce aux fonctions de réponse et aux contraintes prises en charge par plusieurs disciplines, les utilisateurs n’ont pas besoin d’exécuter plusieurs optimisations pour chaque discipline. Il est possible de combiner toutes ces disciplines en une seule exécution, les utilisateurs gagnent en efficacité et obtiennent de meilleures conceptions.

Optimisation de la topologie

Optimisation de la forme d’une poutre en porte-à-faux

Optimisation de la topométrie d’une tôle plate

Multi-exécution et exploration de l’espace de conception

Il est souvent souhaitable de développer une « meilleure » conception, pas une conception optimale ; quelque chose qui soit un bon compromis entre plusieurs exigences et qui soit robuste. C’est là que des techniques comme la conception d’expériences (DOE) ou Monte-Carlo (stochastique) peuvent être utiles. Hexagon (MSC Software) propose des outils qui permettent aux utilisateurs de configurer des expériences d’IAO à exécutions multiples basées sur plusieurs modèles de simulation et même sur des disciplines différentes ; ils peuvent même inclure des variables de conception discrètes. Une méthode de surface de réponse (RSM) est utilisée sur les résultats de l’expérience pour créer un modèle approximatif, qui représente le comportement de la conception sur un large espace opérationnel. Une fois que ces modèles ont été générés, il devient très facile et rapide de réaliser des études de type « what if » et de compromis de conception.

Conception optimale multidisciplinaire

Stochastique

Intégration et gestion des processus d’optimisation et d’amélioration de la conception

Les études d’optimisation et d’amélioration de la conception sont souvent complexes et nécessitent l’intégration d’applications tierces spécialisées qui peuvent offrir des capacités avancées pour le traitement de concepts multiples ou d’autres techniques spécialisées d’optimisation et d’amélioration de la conception. Ces types d’études génèrent également de nombreuses données et résultats de simulation associés à des centaines, voire des milliers de variables de conception et de modèles de simulation, qui doivent être suivis et gérés.

Hexagon (MSC Software) offre des solutions qui fonctionnent bien avec d’autres applications, fournissant des capacités qui peuvent jouer un petit morceau du processus ou qui peuvent intégrer et gérer l’ensemble du processus, comme déterminé par les besoins particuliers du client. De plus, les solutions de gestion du contenu et du processus de simulation de Hexagon (MSC Software) sont particulièrement adaptées au suivi et à la gestion de l’ensemble du processus de simulation, garantissant qu’aucune donnée pertinente n’est perdue et que les configurations de conception critiques sont facilement identifiables.

Cycle d’optimisation

Optimisation de la forme d’une poutre en porte-à-faux 

Optimisation de la topologie d’une roue soumise à des contraintes de symétrie cyclique 

Avion à ailes jointives – optimisation non linéaire de la structure de l’aile

Applications industrielles :

  • Aérospatiale et défense : structures d’ailes et de fuselage, trains d’atterrissage, conception de pales d’hélicoptères, portes, panneaux solaires de satellites
  • Automobile : réduction du poids des véhicules et des composants, séparation des modes de vibration, absorption maximale de l’énergie pour la sécurité en cas de collision, optimisation des taux de coussinet pour de multiples manœuvres et profils de conduite, optimisation de la conception des suspensions
  • Produits de consommation : articles de sport, emballages, cadres de bicyclettes
  • Énergie : Pales d’éoliennes, structures offshore (tubes à parois épaisses, tuyaux sous-marins, réservoirs)
  • Gouvernement / Civile : structures en béton, ponts, barrières
  • Médical : endoprothèses, équipement hospitalier (par exemple, lits, chaises roulantes), dispositifs chirurgicaux

Produits liés :

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