Aspects pratiques de la modélisation par éléments finis en ingénierie

À l’issue de ce cours, vous pourra :

• Développer une compréhension des étapes permettant de construire un modèle par éléments finis cohérent et adapter à un problème mécanique donné
• Sélectionner le type d’élément et le niveau de maillage appropriés en fonction des hypothèses et des objectifs d’analyse
• Identifier, expliquer et corriger les sources courantes d’erreurs de modélisation
• Évaluer de façon critique les résultats de simulation, en tenant compte des hypothèses, limites et approximations du modèle
• Justifier techniquement vos choix de modélisation et interpréter les résultats auprès de collègues ou de décideurs

Description
La modélisation par éléments finis est aujourd’hui un outil essentiel en ingénierie. La plupart des logiciels de conception mécanique incluent d’ailleurs un module de calcul par éléments finis. Pour en exploiter tout le potentiel, les ingénieurs doivent comprendre les principes de base, les limites des modèles et les bonnes pratiques permettant d’obtenir des résultats fiables. Cette formation offre une introduction complète aux concepts fondamentaux, couvrant les différents types de pièces (solides, surfaces, courbes), les modes de déformation, les approximations, le choix des éléments, la qualité du maillage, ainsi que les principales études : analyse statique, fréquences naturelles et flambement. Elle aide également les participants à interpréter correctement les principaux résultats obtenus de ces études.

Le cours est structuré selon la logique de conception mécanique et met l’accent sur l’application pratique des notions. Chaque heure de formation comprend un exemple concret, permettant d’illustrer les concepts et de renforcer la compréhension des principes utilisés en modélisation par éléments finis. Les participants repartent ainsi avec les outils nécessaires pour élaborer et évaluer des modèles de qualité, améliorer leurs analyses et appliquer ces compétences directement à leurs projets d’ingénierie.

Ressources requises : Les participants devraient avoir accès à un logiciel de modélisation par éléments finis. Des logiciels peuvent être téléchargés gratuitement pour l'apprentissage. Voir à ce sujet la plateforme Simscale (www.simscale.com) ou la version étudiante de Ansys (https://www.ansys.com/academic/students).

Clientèle ciblée :

Ce cours s’adresse aux :

• Ingénieurs et techniciens en conception mécanique
• Professionnels utilisant la modélisation par éléments finis pour analyser des pièces ou interpréter des résultats de simulation
• Personnes ayant une formation de base en génie mécanique, physique ou génie civil
• Praticiens souhaitant renforcer leur jugement technique et leur autonomie en analyse par éléments finis

Syllabus :

Afin de faciliter la compréhension, le cheminement proposé correspond à celui utilisé lors de la conception de pièces mécaniques. On discute d'abord des pièces de type solide, puis des pièces de type surface et finalement des pièces de type courbe. Le dernier thème considère les assemblages de pièces. C'est dans cette partie que nous discuterons des "conditions d'interface" qui doivent être définies entre les pièces.

Les concepts présentés incluent :

• Les modes de déformation d'une structure : élongation, torsion et flexion et leur combinaison.
• Les approximations utilisées en modélisation des pièces et des structures;
• Les approximations utilisées par la méthode des éléments finis;

Les types d'éléments qui peuvent être utilisés en fonction des pièces qui doivent être étudiées; les degrés de liberté définis pour chaque type d'élément.

L'importance de bien mailler les pièces: les métriques de qualité des éléments.

Les études de type statique, fréquences naturelles et flambement.

L'interprétation des résultats obtenus des différents types d'étude. Nous discuterons en particulier de la contrainte de Von Mises et de son interprétation. Nous discuterons aussi de l'interprétation à donner aux fréquences naturelles et aux modes de vibration.

Les différentes conditions qui peuvent être définies aux interfaces entre les pièces: solidaires, contact, rotulées, etc.

Un exemple sera présenté à chacune des heures de formation de manière à bien illustrer les concepts étudiés.