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Ingénierie assistée par ordinateur (IAO)

L’ingénierie assistée par ordinateur est l’utilisation de logiciels informatiques dans toutes les industries pour simuler les performances des produits afin d’améliorer les conceptions ou d’aider à résoudre des problèmes d’ingénierie. Cela comprend la simulation, la validation et l’optimisation des produits, des processus et des outils de fabrication.

Qu’est-ce que l’ingénierie assistée par ordinateur ?

L’IAO ou ingénierie assistée par ordinateur est l’utilisation de logiciels informatiques dans un large éventail d’industries pour simuler des performances basées sur la physique afin d’améliorer la conception de produits ou d’aider à résoudre des problèmes d’ingénierie. Cela comprend la simulation, la validation et l’optimisation des produits, des processus et des outils de fabrication.

Un processus d’IAO typique comprend des étapes de prétraitement, de résolution et de post-traitement. Dans la phase de prétraitement, les ingénieurs modélisent la géométrie (ou une représentation du système) et les propriétés physiques de la conception, ainsi que l’environnement, sous la forme de charges ou de contraintes appliquées. Ensuite, le modèle est résolu à l’aide d’une formulation mathématique appropriée de la physique sous-jacente. Dans la phase de post-traitement, les résultats sont présentés à l’ingénieur pour examen.

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An engineer using the Simcenter 3D software for computer-aided engineering (CAE).

Découvrez les avantages

L’ingénierie assistée par ordinateur est une méthodologie bien établie souvent utilisée pour remplacer ou compléter les méthodes expérimentales et analytiques afin d’aider à la conception technique et à l’analyse de produits de tous les jours. Par rapport au prototypage et aux expériences, la simulation IAO offre les avantages suivants.

Augmenter les performances

L’ingénierie assistée par ordinateur vous permet d’analyser et d’explorer rapidement les possibilités d’ingénierie pour améliorer les performances des produits.

Réduction des délais

L’ingénierie assistée par ordinateur vous aide à mettre sur le marché des conceptions de produits optimisées plus rapidement par rapport à une méthode de construction et de test.

Réduction des coûts

En tirant parti de l’ingénierie assistée par ordinateur, vous pouvez réduire considérablement les coûts de développement de vos produits par rapport aux processus de test traditionnels basés sur des prototypes physiques.

Types d’ingénierie assistée par ordinateur

L’ingénierie assistée par ordinateur est un domaine au sens large qui comprend les sous-domaines suivants :

Simulation CFD d'équipements mécaniques réalisée avec le logiciel Simcenter 3D.

Finite element analysis

L’analyse par éléments finis (FEA) est la modélisation et la simulation virtuelles de produits et d’assemblages pour les performances structurelles, acoustiques, électromagnétiques ou thermiques. L’analyse par éléments finis est l’application pratique de la méthode des éléments finis (FEM).

Capture d'écran du logiciel de simulation de mécanique des fluides numérique multiphysique.

Computational fluid dynamics

Les simulations numériques de dynamique des fluides (CFD) sont basées sur l’équation de Navier-Stokes, utilisée pour décrire le mouvement des fluides.

Modèle 3D d’un bulldozer à partir du logiciel Simcenter 3D.

Multibody dynamics | Motion

Comprendre les performances d'ingénierie des systèmes mécaniques complexes – comme ceux que des trains d'atterrissage, des toits ouvrants coulissants ou des photocopieuses peut s'avérer très difficile. La dynamique multicorps calcule les forces de réaction, les couples et plus encore pour les systèmes mécaniques.

Un visuel du logiciel de Simcenter Amesim.

Systems simulation

La simulation de systèmes est le processus d’expérimentation et d’étude de l’impact des modifications apportées aux caractéristiques d’un système complexe (ou d’un sous-système) sur le système dans son ensemble.

Validation virtuelle et ingénierie prédictive

La conception assistée par ordinateur (CAO) combinée à l’IAO vous aide à valider virtuellement les performances d’une conception sans avoir à construire et à tester un prototype physique. Alors que les processus de fabrication deviennent de plus en plus complexes, la validation virtuelle peut aider les entreprises à planifier, concevoir et mettre en œuvre leurs systèmes avant d’investir des capitaux importants.

En combinant l’IAO avec la conception, l’exploration spatiale et même l’intelligence artificielle (IA), l’avenir de l’IAO peut être l’ingénierie prédictive. Cela signifie que les ingénieurs peuvent utiliser l’IAO pour concevoir des pièces en fonction des exigences du produit, des conditions de charge prévues et des environnements d’exploitation, de sorte que la simulation peut aider à diriger et à créer la conception plutôt que de simplement vérifier et valider les conceptions créées par une personne.

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Visuels du logiciel Simcenter 3D représentant un modèle de simulation d’un tracteur.

Simcenter 3D trial

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FAQ

L’ingénierie assistée par ordinateur est-elle précise ?

L’ingénierie assistée par ordinateur est utilisée avec succès pour l’ingénierie des produits depuis des décennies. Parallèlement à cela, il y a eu un développement continu pour les approches de modélisation haute-fidélité et plus pragmatiques qui vous permettent d’obtenir des résultats suffisamment précis plus rapidement. Aujourd’hui, les ingénieurs peuvent et doivent choisir le niveau de précision qui correspond le mieux à leurs besoins pour répondre aux questions d’ingénierie avec un minimum d’effort de calcul. Le niveau de précision va des techniques de modélisation haute-fidélité qui permettent de prédire le comportement réel à quelques pourcents près, voire moins, aux méthodes rapides qui permettent de prédire rapidement les tendances.

Aujourd’hui, sur cette base, les processus de certification et de vérification des outils d’IAO sont bien établis. Ils demeureront un élément essentiel des progrès de l’IAO, de sa fiabilité et de sa confiance dans les jumeaux numériques et de son établissement dans de nouveaux domaines. Bien que la simulation prédictive réduise continuellement le besoin de mesures et de prototypage coûteux, elle continuera d’exiger des méthodes d’IAO rigoureuses et une validation des meilleures pratiques par l’expérimentation.

Est-il difficile d’apprendre l’IAO ?

L’apprentissage de l’IAO nécessite du temps, du dévouement, une étude approfondie et de la pratique. Il est essentiel de comprendre la physique fondamentale sous-jacente du domaine dans lequel vous évoluez, de comprendre les méthodes numériques et leurs limites, ainsi que de pratiquer l’utilisation pratique des outils logiciels d’IAO réels. Grâce à l’automatisation, à l’augmentation de la puissance de calcul et à l’amélioration continue des interfaces utilisateur dans les logiciels d’IAO modernes, les obstacles à l’IAO haute fidélité diminueront encore à tous les niveaux d’utilisateur, ce qui permettra d’explorer les résultats et de prendre des décisions basées sur la simulation.  De plus, il est essentiel de comprendre la dynamique physique fondamentale qui se déroule pour juger des résultats et prendre des décisions d’ingénierie significatives en fonction des résultats de l’IAO.

Quelles sont les applications pour CAE ?

Les logiciels d’IAO sont utilisés dans un large éventail d’applications d’ingénierie chaque fois qu’il est nécessaire de comprendre ou de prédire comment divers types de physique affecteront les performances d’un produit, d’une conception ou d’un système. Dans le développement de produits industriels, l’ingénierie assistée par ordinateur a progressé jusqu’à la simulation du comportement multiphysique dans des géométries complexes, ce qui permet aux entreprises de comprendre et d’optimiser virtuellement la conception de leurs produits avant même de construire un prototype.

Les industries où l’ingénierie assistée par ordinateur est largement utilisée comprennent :

  • Aéronautique
  • Automobile
  • Elles
  • Marine (conception de navires, systèmes de propulsion, conception de moteurs)
  • Électronique
  • Énergie (nucléaire, pétrole et gaz, production d’électricité)
  • Services du bâtiment
  • Sciences de la vie
  • Turbomachines
  • Sportif
  • Autres applications générales impliquant des structures, des vibrations, de l’électromagnétisme, du son, de la chaleur et de l’écoulement des fluides

Quelle est la différence entre la CAO et l’IAO ?

La CAO est l’utilisation de programmes informatiques pour créer, modifier, analyser et documenter des représentations graphiques bidimensionnelles ou tridimensionnelles (2D ou 3D) d’objets physiques comme alternative aux ébauches manuelles et aux prototypes de produits. La CAO se concentre uniquement sur la géométrie d’une pièce ou d’un produit.

L’ingénierie assistée par ordinateur est vraiment l’étape suivante du processus de développement et permet aux ingénieurs de simuler la pièce ou le produit défini dans la CAO pour comprendre si la conception fonctionnera comme prévu pour répondre aux exigences. Les données CAO alimentent le processus d’IAO, dans le cadre duquel les ingénieurs qui utilisent des outils d’IAO créent un modèle de simulation basé sur la géométrie définie dans la CAO. Les résultats de la simulation permettent ensuite aux ingénieurs de savoir si la conception répond aux exigences ou échoue et de proposer des idées pour modifier la conception afin d’améliorer les performances.

La CAO associée à l’IAO est un processus itératif qui permet aux équipes d’ingénierie de développer plus rapidement de nouveaux produits innovants en moins de temps que les méthodes de test physiques qui reposent sur la construction de prototypes réels.

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