Note : Cet article est écrit et publié en ukrainien et constitue une version traduite de l’original publié ici.
La partie précédente est disponible ici : « Calculs informatiques dans le processus éducatif. AU2014. Rapport, Partie 3 ».
Exemples
Prenons par exemple le sujet technique classique « Pièces de machine », à savoir les questions liées à la conception des engrenages. En principe, tout le monde passe par ce sujet et ce type de calculs.
Exemple
Qu’est-ce qui peut être pris en compte dans CAE qui ne peut pas être calculé avec le GEAST ?
- Nouveaux matériaux
- Matériaux étrangers
- Nouveaux alliages
- Plastiques
- Matériaux composites
- Nouvelles technologies de fabrication
- Métallurgie des poudres
- Impression 3D
- Usinage à grande vitesse
- Structures composites
- Nouveaux types de profils :
- Engagements évolutifs
- Les fiançailles de Novikov
- Cycloïdal
- Dents en forme de baril
- Nouveaux types d’équipement :
- Deux paramètres
- Empilés
- Nouvelles conditions et exigences :
- Tableau
- Dimensions
- Stock
- Prise en compte des températures
- Prendre en compte les défauts et les destructions
- Changement des conditions de fonctionnement
- En tenant compte de l’histoire des travaux, de la reconstruction, de la modernisation, des modifications
Exemple. Conception des engrenages
- Nouveaux matériaux
- Matériaux étrangers
- Nouveaux alliages
- Plastiques
- Matériaux composites
- Nouvelles technologies de fabrication
- Métallurgie des poudres
- Impression 3D
- Mécha à grande vitesse. Traitement
- Structures composites
Donc, de nouveaux matériaux. Nous avons des aciers dans GOST, nous avons une liste de conformité entre nos aciers et ceux occidentaux. Mais cette liste ne s’applique qu’aux caractéristiques physiques et mécaniques de base (densité, résistance élastique, résistance à la traction). Dès que nous commençons à faire des traitements thermiques, de la nitrure et tout durcissement en général, il s’avère que, grâce aux différentes technologies de fabrication, ces métaux fonctionnent différemment. Si l’on parle de matériaux comme l’aluminium, le titane, le magnésium, c’est-à-dire ces matériaux qui commencent à être activement utilisés, le plastique, qui a désormais remplacé d’autres matériaux, y compris l’acier, presque partout, alors on obtient de gros problèmes. La norme d’État ne prend pas cela en compte et ne le contient pas, elle ne contient que de l’acier et de la fonte. Et pour la fonte, ce n’est même pas tous les types.
Si l’on parle de nouvelles options de fabrication... Prendre en compte les particularités de la production sur la même imprimante 3D, du fait que nous obtenons une géométrie stratifiée est, pour le dire gentiment, problématique (dans GOST). En CAE, cela est aussi possible.
Exemple. Conception des engrenages
- Nouveaux types de profils :
- Engagements évolutifs
- Les fiançailles de Novikov
- Cycloïdal
- Dents en forme de baignoire
- Nouveaux types d’équipement :
- Deux paramètres
- Empilés
Nouveaux types de profils. Parmi tous les éléments ci-dessus (maillages évolutifs, maillages de Novikov, dents cycloïdales, en forme de canon), seuls les engrenages de Novikov peuvent être pris en compte. Et cela représente 20 % de ce que Novikov proposait lui-même.
En général, il existe des options (et il y en a beaucoup) lorsque le GOST ne fonctionne pas du tout.
Exemple. Conception des engrenages
- Nouvelles conditions et exigences :
- Tableau
- Dimensions
- Stock
- Prise en compte des températures
- Prendre en compte les défauts et les destructions
- Modifications des conditions de fonctionnement
- En tenant compte de l’histoire des travaux, de la reconstruction, de la modernisation, des modifications
De plus, lorsque des exigences beaucoup plus strictes en matière de poids, de dimensions ou de support doivent être respectées, lorsque nous devons percer des trous dans les engrenages (à la racine de la dent) pour réduire la masse, les rendre plus légers, il s’avère que dans ce cas, le GOST cesse de fonctionner à nouveau.
Exemple. Conception des engrenages
- Nouvelles conditions et exigences :
- Tableau
- Dimensions
- Stock
- Prise en compte des températures
- Prendre en compte les défauts et les destructions
- Modifications des conditions de fonctionnement
- En tenant compte de l’histoire des travaux, de la reconstruction, de la modernisation, des modifications
Si nous voulons prendre en compte les défauts et vérifier comment cela fonctionnera en leur présence, nous ne vérifierons plus le GOST.
Exemple. Conception des engrenages
- Nouvelles conditions et exigences :
- Tableau
- Dimensions
- Stock
- Prise en compte des températures
- Prendre en compte les défauts et les destructions
- Modifications des conditions de fonctionnement
- En tenant compte de l’histoire des travaux, de la reconstruction, de la modernisation, des modifications
Si nous voulons vérifier dans quelle mesure elle (engagement, conception) fonctionnera à partir de la situation actuelle, en tenant compte de toute l’histoire de fonctionnement, nous sommes à nouveau contraints de nous tourner vers les calculs CAE. Dans GOST, nous ne pouvons déposer que le stock initial, pas plus.
Ligne Autodesk Simulation (SIMULATION INGÉNIERIE)
- Autodesk Simulation Mécanique
- Autodesk Simulation CFD Autodesk
- Nastran
- Autodesk Simulation Moldflow
- Autodesk Simulation Composite
- Autodesk ForceEffect (ligne d’applications mobiles)
- Simulation Autodesk Inventor
- Autodesk Nastran In-CAD
- Autodesk Revit Autodesk RSA
Autodesk Simulation dans l’enseignement supérieur
Que nous apporte la gamme Autodesk Simulation (AS) ici (en ce qui concerne les programmes de calcul informatique) ?
Autodesk Simulation est actuellement une multitude de produits logiciels différents. Le meilleur dans tout cela, c’est que pour la plupart des spécialités, les suivantes conviennent : Autodesk Simulation Mechanical, Autodesk Simulation CFD et récemment rejoint par Autodesk Nastran.
Pour qui sont-elles conçues ?
Express, designer, ingénieur, science
Avant l’avènement d’Autodesk Nastran, les produits logiciels Autodesk (CAE) étaient destinés soit aux méthodes de calcul express, soit à l’ingénieur designer moyen. Des tâches d’ingénierie sérieuses, ainsi que des tâches scientifiques, pouvaient être résolues, mais pas toutes. Nastran est un nom qui, en principe, n’a pas besoin d’explication pour les personnes liées à la conception et aux calculs, et par conséquent, ses capacités couvrent presque tout le monde !
Où peut-on l’utiliser ?
- Mécanique :
- Sopromat : calcul des poutres, des structures de châssis et de fermes en 3D et 2D
- Détails de la machine : Contraintes de contact, résistance ZK, calcul de l’arbre, calcul des connexions de clé, cannelure et boulon, calcul des cadres, calcul d’autres éléments
- TMM : calcul des mécanismes prenant en compte la malléabilité des éléments individuels
- CFD :
- Mécanique des médiums continus
- Pertes hydrauliques
- Charge au vent
- Traînée aérodynamique
- Transfert de chaleur et de masse
Autodesk Simulation dans l’enseignement supérieur mécanique :
- Sopromat : calcul des poutres, des structures de châssis et de fermes en 3D et 2D
- Détails de la machine : Contraintes de contact, résistance du ZK, calcul des arbres, calcul des clés de clavier, connexions de cannelures et boulons, cadres et autres éléments
- TMM : calcul des mécanismes en tenant compte de la conformité des éléments individuels
Calculs de poutres, de structures de châssis et de treillis, contraintes de contact... En général, en principe, l’évaluation des paramètres dans toute problématique présente dans de nombreuses disciplines techniques.
Autodesk Simulation dans le CFD de l’enseignement supérieur :
- Mécanique des médiums continus
- Pertes hydrauliques
- Charge au vent
- Traînée aérodynamique
- Transfert de chaleur et de masse
Avec la dynamique des gaz, c’est un peu pire, tout le monde n’en a pas besoin, mais il y a de nombreuses questions où elle est encore en demande.
Conclusion :
- Les CAE permettent de résoudre un éventail plus large de problèmes de conception avec une plus grande précision. Les installations CAE permettent aux étudiants de mieux comprendre le fonctionnement des objets en conception.
- Les produits Autodesk Simulation couvrent la plupart des besoins computationnels des spécialités techniques
- L’élaboration de nouvelles normes nécessite du temps, des ressources et des spécialistes.
- Il n’y a pas de temps à attendre que les standards et les spécialistes apparaissent d’eux-mêmes.
Conclusion
- Les CAE permettent de résoudre des problèmes de conception dans une gamme plus large et avec une précision plus élevée
- Les outils CAE permettent aux étudiants de mieux comprendre le fonctionnement des objets conçus
- Les produits Autodesk Simulation couvrent la plupart des besoins computationnels des spécialités techniques
- Le développement de nouvelles normes nécessite du temps, des ressources et des spécialistes
- Il n’y a pas de temps à attendre que les standards et les spécialistes arrivent d’eux-mêmes
Et maintenant, la question : « Alors, on doit le mettre en œuvre ou attendre ? Et si vous implémentez, comment remplacer les méthodes standards et n’utiliser que les nouvelles ? Ou de les combiner d’une manière ou d’une autre ? »
Je ne peux dire qu’une chose – si nous attendons que les calculs informatiques deviennent aussi répandus que la modélisation tridimensionnelle, nous devrons attendre 10 à 15 ans, et ce n’est qu’ensuite commencer à enseigner. Pendant cette période, l’opportunité d’améliorer à la fois notre industrie et notre éducation disparaîtra. En conséquence, malgré l’absence de spécialistes (en nombre suffisant) et de normes (du moins certaines), il est nécessaire de commencer à les préparer dès maintenant. Pour que nous puissions obtenir les mêmes standards et le nombre requis de spécialistes en 5 à 10 ans. C’est la première chose.
Deuxièmement. Les produits Autodesk Simulation peuvent résoudre un grand nombre de tâches différentes. Mais pour l’instant, il n’y a aucun intérêt à abandonner des méthodes de calcul éprouvées par le temps, utilisées par tout le monde (dans l’industrie comme dans l’éducation), afin de mettre quelque chose d’inhabituel à la place. Mais, lentement, au début, comme un ajout pur pour les élèves individuels sous la forme d’une série de tâches où nous donnons des calculs et observons comment quelqu’un essaie de les comprendre. Nous acquérons nous-mêmes de l’expérience (enseignants). Parce que nous devons aussi évaluer d’une manière ou d’une autre ce que font les élèves.
Nous confions la tâche de comparer les résultats et conclusions des méthodes standard avec les résultats des calculs par logiciel pour obtenir une certaine « conformité ».
Nous regardons – ici, nous avons un design fonctionnel, et selon les GOST il n’est pas opérationnel, mais dans la vie il fonctionne très bien. Que dira FEM (Autodesk Simulation) à ce sujet ?
Ou inversement. Il existe un design fonctionnel à la fois selon les GOST et la vie, et pour une raison quelconque, l’AS donne des résultats très différents des standards. Tout cela, avec une augmentation progressive des compétences et de l’utilisation accrue, nous donnera l’opportunité de nous débarrasser du gouffre (en utilisant des méthodes de calcul modernes) que nous avons aujourd’hui dans l’éducation.
Note : Cet article est écrit et publié en ukrainien et constitue une version traduite de l’original publié ici.
Pour ajouter un commentaire ici, vous devez être inscrit. Si vous êtes déjà inscrit, connectez-vous. Dans le cas contraire, inscrivez-vous puis connectez-vous.