Multibody Dynamics

Our advanced motion analysis products enable engineers to easily simulate and test virtual prototypes of mechanical systems in a fraction of the time and cost required for physical build and test

Analyse cinématique

Nos produits d'analyses avancées du mouvement permettent aux ingénieurs de simuler facilement et de tester des prototypes virtuels de systèmes mécaniques dans un temps raccourci et de minimiser les coûts nécessaires pour construire le prototype et tester.

Horizontal spacer

Des centaines d’entreprises utilisent depuis des années les solutions MSC telles que Adams pour l’analyse de mouvements, réalisant des économies, raccourcissant les cycles de conception et améliorant leurs produits. Ces entreprises savent que l’analyse cinématique est un enjeu de taille car un concepteur doit souvent comprendre les interactions entre de multiples pièces en mouvement, entre elles et avec l’environnement. Qu’il s’agisse d’une automobile, d’un avion, d’une machine à laver ou d’une chaîne d’assemblage, les pièces en mouvement génèrent des charges qui sont souvent difficiles à prévoir. Les assemblages mécaniques complexes présentent des enjeux de conception qui exigent une analyse dynamique au niveau du système. Pour obtenir une modélisation précise il faut souvent représenter différents types de composants (systèmes de commande électronique, pièces et liaisons compatibles…) et des phénomènes physiques complexes (vibration, frottement et bruits). L’analyse cinématique permet de relever ces défis en évaluant et améliorant rapidement des modèles pour des caractéristiques importantes telles que les performances, la sécurité et le confort. Les solutions MSC pour l’analyse cinématique couvrent un large panel de fonctionnalités de simulation dynamique multicorps fournies à travers des interfaces de pré- et post-processeurs et des solveurs leaders riches et simples à utiliser.



 

MSC Software est utilisé dans de nombreuses analyses cinématiques:

  • Système multi-corps flexible et rigide
  • Analyses de la sensibilité
  • Analyses de la Vibration
  • Conception et essai des véhicules
  • Système de contrôle-commande
  • Cinématique et cinétique
  • Contact et frottement
 
  • Charges et déplacements
  • Durabilité et analyse du cycle de vie
  • Fracture ou calculs de fatigue
  • Cinétique, statique, et dissipatives
  • Distribution de l'énergie
  • Analyses des virages des véhicules, de la direction, du quasi-statique, et de l'analyse linéaire
  • Analyses du système de contrôle
Applications Industrielles:

 

  • Aérospatial & Défense: moteurs d'avions, véhicules spatiaux, trains d'atterrissage, fuselage d'hélicoptère, systèmes d'armes, armement, mécanismes de contrôle des avions, sièges éjectables, simulateurs de vol, véhicules de champ de bataille, mécanismes des engins spatiaux critiques.
  • Automobile : Systèmes de Suspension, groupe motopropulseur, systèmes de freinage, systèmes de direction, moteurs, systèmes de régulation, transmissions, articulations, roulements, embrayages, structure de châssis.
  • Industries robots manipulateurs, convoyeurs, pompes, machines-outils, équipements pour emballage, engrenages, moteurs, serveur.
  • Equipements lourds : pelles, matériel agricole, ystèmes de contrôle hydrauliques, véhicules à chenilles, chariots élévateurs, manèges de parc d'attractions.
  • Biomédical: Orthopédie, locomotion humaine, biodynamie, dynamométrie, analyses ergonomiques, membres robotiques.
  • Biens de consommationsArticles de sport, vélos, outils, imprimantes...
  • Energie: Eoliennes, panneaux solaires, structures offshore, plates-formes de forage, mécanismes de centrage.

Utilisation de SimDesigner pour une intégration CAO d’un volet fluide (« jet flap ») et d’un train d’atterrissage
 

Il est possible d’importer de la géométrie détaillée de nombreux logiciels de CAO moyenne et haut de gamme et de nombreux formats neutres.

Visualisation des formes de mode d’un volet intérieur flexible pour avion d’affaires


 

Restitution de contraintes modales sur l’éjection de l’étui flexible d’une arme automatique
 

En représentant la flexibilité de composants de modèles par importation de modèles en éléments finis à partir des grands logiciels FEA il est possible de capturer les propriétés inertielles et d’élasticité, et donc d’accroître la précision des prédictions de charges. En incluant la représentation de corps souples modaux offerte par MSC uniquement pour les pièces dont l’élasticité est importante pour la précision de la simulation il est possible de réduire considérablement les temps de la simulation par rapport à un environnement FEA exclusif. Le post-traitement permet de visualiser les formes de mode de composants individuels et leur élasticité dans des animations de systèmes complets. Des tracés d’isovaleurs représentant les déformations et contraintes récupérées sont également disponibles.


Modèle ViewFlex dans Adams/View.
 

Avec les fonctionnalités comme Adams2Nastran export et ViewFlex, Adams intégre une vision bi-directionelle avec MSC Nastran qui permet d'utiliser des modèles Adams pour effectuer des analyses modales ou en réponse de fréquence.

Adams/Mechatronics intègre facilement les systèmes de contrôle dans les modèles mécaniques en reliant une bibliothèque de systèmes externe à une application de contrôles, tels que Easy 5 et MATLAB. Les paramètres du système de contrôle peuvent être rapidement ajustés pour l'évaluation et inclus dans une étude de conception, une optimisation simultanée de système de contrôle et de système mécanique.

 Contact entre corps flexible-flexible et flexible-rigide


Mécanisme de vis sphérique avec analyse de contact avec la sphère
 

Les contacts entre pièces sont un aspect important de nombreux systèmes multicorps. L’offre cinématique MSC apporte de nombreuses fonctionnalités pour la modélisation de contacts. Il est possible de représenter les contacts roulants, glissants et en impact entre des corps rigides, rigides/flexibles et flexibles. Les primitives de contact apportent une solution très efficace pour la géométrie simple. Des méthodes plus sophistiquées interviennent pour les contacts entre géométries complexes, rigides ou flexibles. En aucun cas a-t-on besoin d’une connaissance préalable des « zones de contact ».

 Points chauds pour la durabilité sur la suspension flexible d’un véhicule complet


 Restitution de contraintes modales sur un lit d’hôpital réglable
 

L’identification de problèmes de durabilité à des stades avancés dans le cycle de développement peut coûter cher et rallonger les délais. Le fabricant qui ne résout pas ces problèmes avant le lancement du produit risque d’encourir des frais pour respecter ses garanties et s’expose à l’insatisfaction des clients. Les tests de durabilité sont un aspect critique du développement des produits, car cette analyse informe la conception non seulement d’un composant mais d’un système entier. Or, pour obtenir de bonnes caractéristiques de durabilité, il faut souvent faire des compromis avec d’autres attributs (confort, maniabilité, bruits et vibrations…), et une recherche d’équilibre entre ces paramètres s’impose. La reproduction précise des tests de durabilité est une étape importante dans une démarche de conception optimisée.

Les solutions apportées par MSC permettent d’évaluer les contraintes, les déformations et la durabilité de composants dans un modèle de système. Par interface avec des programmes d’analyse de la fatigue il est possible de prédire les durées de vie et d’effecteur des analyses de facteurs de sécurité. L’accès direct aux données de test physiques en formats standards de l’industrie permet de faire des corrélations avec les modèles virtuels et de fluidifier le process de validation. Les produits MSC permettent également d’étendre la fonction de synthèse de modes des composants flexibles et de restituer les contraintes sur des corps flexibles. Les résultats d’une analyse cinématique sont combinés avec les déformations modales issues des éléments finis pour prédire avec précision les déformations dans un composant flexible. Il est alors possible de récupérer très efficacement toutes les contraintes ou déformations provoquées par des forces ou charges externes et des effets inertiels.

Véhicule tout terrain sur un banc de test de suspension
 

Il est possible d’effectuer des analyses de vibrations au niveau système : études de réponses en fréquence et analyse de modes propres. Les solutions MSC apportent des éléments pour la modélisation spécifique aux analyses de vibrations : plots élastiques dépendants de fréquences et fonctions de forçage pour analyses de densité spectrale de puissance, balayage sinus et balourd en rotation. Couplé à des post-traitements spécifiques aux vibrations et aux analyses fréquentielles, on obtient une analyse et une visualisation simple de modes de système, de la réponse en fréquence, des tables de participation modale, et de diffusion d’énergie par les composants, etc.

 Antenne parabolique avec système de commande électronique


Système mécanique intégré avec système de contrôle/commande
 

Les systèmes physiques sont constitués le plus souvent d’une combinaison de composants mécaniques actionnés par des sous-systèmes pneumatiques, hydrauliques ou électriques commandés par des unités électroniques. Pour modéliser ces systèmes en capturant correctement le comportement global de l’assemblage il faut tenir compte des systèmes d’actionnement et de contrôle/commande. Le plus souvent, ces derniers sont représentés de manière optimale par des schémas de principe, les résultats étant affichés sous forme de tracés et d’animations de modèles cinématiques en géométrie tridimensionnelle, complétée éventuellement par des animations graphiques. L’offre MSC pour l’analyse cinématique permet d’intégrer aisément les modèles de systèmes mécaniques et de contrôle/commande. Les produits MSC incluent des éléments spécifiques aux systèmes de commande. Par ailleurs, il est possible d’intégrer les modèles mécaniques aux schémas de principe du logiciel de conception de systèmes de contrôle/commande lui-même, ou d’importer directement des actionneurs et/ou des contrôleurs du logiciel de conception de systèmes de contrôle/commande dans l’environnement de simulation du système mécanique. Ces interactions sont prises en charge par le logiciel MATLAB/Simulink développé par The Math Works, Inc. Et par EASY5 de MSC.

 Schéma de surface de réponse


Animation avec superposition d’hypothèses de conception montrant un changement de voie par un véhicule
 

Pour résoudre de simples problèmes dans la conception de produits on peut explorer et optimiser le comportement d’un système mécanique à l’aide de méthodes intuitives, par approximations successives, ou simplement par la force brute ! Au fur et à mesure que le nombre d’options augmentent, ces méthodes s’avèrent vite inefficaces pour la formulation rapide et systématique de réponses. La modification d’un seul facteur à la fois ne donne pas les informations requises sur les interactions entre les différents facteurs, et pour essayer un grand nombre de combinaison de facteurs il faut lancer des simulations multiples qui génèrent de grands volumes de données à évaluer. Pour faciliter les tâches onéreuses, MSC fournit des outils de planification et d’analyse permettant de lancer une série d’expériences qui aide à déterminer les données pertinentes pour l’analyse, et qui automatisent l’ensemble de la chaîne de conception expérimentale. Les conclusions sont fiables et les réponses sont disponibles plus vite qu’avec une démarche par approximations successives, ou en essayant des facteurs les uns après les autres. Au final, on obtient une meilleure compréhension du système mécanique, avec une amélioration des performances à la clef.

 Modélisation de sous-systèmes, de composants et véhicule complets à l’aide de modèles (« templates »)


Personnalisation de la solution Adams/Car pour un véhicule spécifique
 

Pour gagner du temps et atteindre un public plus large il est possible de personnaliser l’environnement d’analyse par rapport à des besoins spécifiques. Les solutions d’analyse cinématique proposées par MSC apportent différents moyens d’automatiser la construction de modèles, la solution des problèmes, et les activités de post-traitement. L’utilisation de macros ou de « templates » permet d’automatiser la construction des modèles, et il est possible de personnaliser des interfaces et de les intégrer directement à un logiciel « prêt à utiliser ». Par ailleurs, des progiciels pour des applications métiers sont disponibles chez MSC et chez nos partenaires.

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