Multi-physique

Multi-physique

La majorité des ingénieurs évalue leurs produits en analysant un phénomène physique à la fois : comportement mécanique, électromagnétique ou thermique. Or, dans la réalité, les performances physiques d’un produit sont déterminées par des interactions entre plusieurs phénomènes : on parle alors de « multi-physique ». Pour obtenir des résultats de simulation réalistes et fiables permettant de prendre de meilleures décisions dans la conception d’un produit, la possibilité de coupler les effets physiques dans une simulation s’impose.

Les solutions multi-physiques proposées par MSC peuvent simuler avec précision le comportement des produits soumis simultanément à divers chargements, tels que des forces, des pressions, des écoulements de fluides, ainsi que des effets thermiques, électrostatiques et électromagnétiques. Les simulations multi-physiques couplées offrent de précieuses informations sur les performances et la fabricabilité d’un modèle, et permettent aux ingénieurs de mieux l’optimiser.

Domaines pris en charge :

Analyse de bruits de freins
Analyse de bruits de freins

brake analysis

brake analysis

Modélisation thermomécanique

Pour assurer la qualité et le fonctionnement à long terme de nombreux produits industriels, il est important de comprendre l’impact des changements thermiques et des réponses mécaniques. Selon l’ampleur des variations de températures et les matériaux impliqués, les changements de température peuvent provoquer une déformation non-souhaitée de la structure. Par exemple, le frottement, tel qu’il est appliqué dans les systèmes de freinage génère de la chaleur dans certaines zones de la structure du disque et ces changements de température peuvent entraîner une déformation, source de nuisances sonores.

Les solutions multi-physiques MSC permettent aux concepteurs d’optimiser leurs modèles en étudiant les moyens qui permettent de conserver les disques de freins ou d’autres éléments mécaniques, aussi froids que possible, ou alors plus généralement, de réduire les changements de température et leur impact sur les structures.

Simulation d’un système micro-électromécanique intégrant un couplage thermo-électromécanique
Simulation d’un système micro-électromécanique intégrant un couplage thermo-électromécanique

mems device simulation

multiphysics mems device simulation

Thermique-Mécanique-Electromagnétique

La combinaison des effets thermiques, mécaniques et électriques est d’une importance capitale dans la conception de systèmes électromécaniques et en particulier les systèmes micro-électromécaniques (MEMS). Les MEMS sont actionnés grâce aux forces électrostatiques et leurs performances sont influencées par les effets thermiques et les propriétés matériau. En raison des dimensions et de la vitesse de transaction des systèmes micro-électromécaniques, les essais physiques sont difficiles à réaliser et l’évaluation de différents concepts coûtent cher et prend du temps.

Parmi les grandes applications on compte des pagers et des téléphones portables, des nettoyeurs à ultrasons, des moteurs et des actionneurs. De même, les principes de l’induction électromagnétique sont utilisés dans de nombreux systèmes tels que les transformateurs, les générateurs électriques, les piles sans contact, les plaques à induction,...

Les solutions multi-physiques proposées par MSC permettent une création efficace de prototypes virtuels et la simulation couplée des phénomènes physiques auxquels ces systèmes sont exposés. Ils permettent aux concepteurs de systèmes électriques et de composants électroniques d’explorer différents concepts et, une fois le choix fait, d’optimiser la conception en termes de fiabilité et de fabricabilité.

Modèle de cathéter avec une source d’énergie dans l’extrémité distale
Modèle de cathéter avec une source d’énergie dans l’extrémité distale

catheter design

multiphysics catheter design

Analyse Thermo-Fluide-Structure

Les fluides - liquides ou gaz – soumettent les structures à des chargements en pression ou en température. Dans de nombreux cas, la réponse mécanique à ces chargements modifiera les conditions initiales de flux et de température.

Les solutions multi-physiques proposées par MSC aident à développer des produits en fournissant les informations nécessaires sur la réponse des structures aux changements de pression et de température, et sur l’impact de ces réponses sur les écoulements fluidiques. Une meilleure compréhension du comportement des produits permet non seulement d’obtenir des performances fiables mais également d’assurer le respect des limites de pression et de température.

multiphysics acoustic cavity

Cavité acoustique d’un habitacle de véhicule
Cavité acoustique d’un habitacle de véhicule

Analyse d’acoustique extérieur
Analyse d’acoustique extérieur

Vibro-Acoustique

Les ingénieurs spécialisés dans la vibro-acoustique s’efforcent de minimiser le bruit d’un véhicule, qu’il s’agit de bruits transmis à l’intérieur des structures (ex. moteurs et transmissions) ou par l’air (le vent...), sans diminuer les performances globales. Les solutions proposées par MSC permettent d’analyser et d’optimiser l’acoustique externe et interne d’un véhicule ou de tout autre système. L’utilisation d’éléments « infinis » pour définir le domaine extérieur permet d’économiser des ressources et de gagner du temps dans la modélisation de l’espace extérieur.

Analyse couplée électrostatique-mécanique d’un système micro-électromécanique
Analyse couplée électrostatique-mécanique d’un système micro-électromécanique
 Analyse thermomécanique (frottement) du crissement de freins
Analyse thermomécanique (frottement) du crissement de freins
 Effets thermomécanique d’une opération de soudage
Effets thermomécanique d’une opération de soudage

Applications industrielles :
  • Aérospatial & Défense: fabrication de cellules, formes des pales de moteurs à chaud et à froid, ballottement de carburant, acoustique de cabine, lancement de projectiles, satellites
  • Automobile : Bruit de freins, cycle de charge thermique de moteurs, déploiement d’airbag, pièces formées, contact pneu/chaussée, aquaplaning, ballottement de carburant, acoustique intérieur et extérieur de véhicules, pots d’échappement, dégivrage de feux arrières
  • Produits de consommation / Emballage: formage de verre, formage thermique, extrusions, moulage par extrusion-soufflage, embouteillage à chaud, analyse de bouteilles remplies de fluides, thermos, ustensiles de cuisine et cuisinières
  • Electronique: micro-actionneur électrique-thermique-mécanique, appareils micro-électroniques, brasage, refroidissement de cartes de circuits imprimées, moteur à ultrasons, actionneur à solénoïde
  • Energie: tuyaux de refroidissement, transformateurs, chauffage par effet Joule, laminages électriques, capacitances, commutateurs et coupe-circuits
  • Route: écrans acoustiques sur routes, explosions et sécurité des structures, enquête sur accidents
  • Engins lourds et Machines: Analyse acoustique et vibrations, Composites et cuisson d’élastomères, fours
  • Médical: analyse de flux sanguins, poches à fluides, soudage au laser, muscles cardiaques et autres, défibrillateurs, pacemaker
  • Construction navale et Transports: transports de fluides, ballottement, enquêtes d’accidents, explosions sous-marines, soudage à l’arc, sonar, contrôles de bruits de cabine, acoustique extérieure
Produits annexes : MSC Nastran, MD Nastran, Marc & Mentat, Dytran, Patran, SimXpert, MSC Sinda; MSC FEA, AFEA, TFEA; FluidConnection, Easy5, SimDesigner
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