Modélisation et simulation par éléments finis

1. Modélisation et simulation par éléments finis J. Cugnoni , LMAF / EPFL, 2009

2. Objectifs • Transmettre les bases techniques et méthodologiques utiles à la réalisation d'études par éléments finis de problèmes concrets de mécanique des solides et des structures • Au travers d’exercices pratiques, développer une vision critique des possibilités et des limitations de ces méthodes numériques et des logiciels existants.

3. Acquis d’apprentissage A la fin du cours, vous devrez être capable de: • Appliquer une méthodologie de modélisation rigoureuse à un problème concret donné à partir d’un cahier des charge • Réaliser une analyse par éléments finis à l’aide du logiciel Abaqus et rédiger un rapport d’étude complet • Expliquer les grands principes de la modélisation par éléments finis en élasticité linéaire et justifier les choix de modélisation réalisés (type d’éléments, conditions limites, modèles de matériau, critères).

4. Examens L’acquisition du contenu sera vérifiée à la fin du semestre par un examen écrit durant lequel vous devrez individuellement : • Réaliser une étude par éléments finis à partir d’un cahier des charges fourni et une géométrie fournie à l’aide du logiciel de simulation Abaqus 6.8 • Rédiger un rapport d’étude complet incluant la description et la justification des hypothèses de modélisation utilisée, l’approche de simulation choisie, et l’analyse des résultats obtenus.

5. Organisation • Pré-requis: • Bachelor: Méthode des éléments finis. Th. Gmür • Approche du cours: • Théorie et exercices entremêlés • Apprendre à utiliser un logiciel EF : Abaqus • Application à des cas « concrets » : thématiques • Préparation aux projets / études industrielles: méthode & sens critique • Questions pratiques: • 40 licences Abaqus !! => Groupe ?? , Salle CM 1 103 • Support de cours / exos / tutoriels: http://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF2010 • Pour approfondir: • Master: Mécanique numérique des solides et des structures, Th. Gmür

6. Plan du cours 2010

7. Perturbations(charges) entrée Modèle sortie Réponses Modélisation / simulation EF • Modèle = Abstraction de la réalité dans un but précis • Expérience = « Stimuler / perturber » un système pour en évaluer ses réponses • Simulation = Expérience virtuelle = « Perturber / stimuler » un modèle du système pour en évaluer ses réponses

8. Démarche de modélisation / simulation Cahier des charges d’étude (CDC) Quelles Simulations faut il réaliser et comment? Modélisation Physique( FE, FV, FD ) Modélisation des cas de charges Modélisation GéométriqueCAO (CAD) Modélisation Validation ? Autres modèles /mesures? Analyse / synthèserésultats => réponses (CDC) ?? Optimisation, itérations design et modèle ? Simulation

9. EF: applications pratiques Décision D35

10. EF: applications pratiques CERN, LHC, ATLAS, SCT detector

11. EF: applications pratiques Projet SwissCube (pico satellite 1 dm3) 420 Hz 555 Hz

12. EF: applications pratiques Isolateurs Composite Composites Metal-céramique

13. Biomécanique

14. Références • Documents & exercices sur http://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF2010 • Méthode des éléments finis en mécanique des structures , Th. Gmür, PPUR, collection enseignement • Dynamique des structures: Analyse modale numérique des systèmes mécaniques, Th. Gmür, PPUR, collection enseignement • Finite Element Method: A Practical Course G.R. Liu, Livre online sur http://library.epfl.ch (*) • Finite Element Method, Volume 1 – 3, Zienkiewicz, Taylor , Livre online sur http://library.epfl.ch (*) • Abaqus Documentation: installé en CM103 ou sur http://lmafsrv1.epfl.ch:2080 (*) (* accès local EPFL ou VPN)