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Simulation

La simulation numérique par la méthode des éléments finis prend de plus en plus de place dans les laboratoires. Les longues et couteuses phases des tests disparaissent au profit de méthodes numériques permettant de converger rapidement vers des solutions viables et d’éviter les grosses erreurs de conception. Bien que les méthodes analytiques soient encore bien présentes, la simulation numérique se place comme un outil de dimensionnement indispensable. La modélisation fine des géométries et de la physique apporte une grande précision aux calculs de contraintes, de déplacements ou de températures… Elle permet également de coupler différentes physiques.

La simulation donne également accès à des fonctions d’optimisation. La réduction des masses, l’augmentation de la rigidité ou encore la meilleure répartition des efforts résultent directement des problématiques d’optimisation. Cette technique permet entre autres de diminuer les coûts (matière ou fabrication) ou de répondre à des besoins spécifiques (recherche d’une gamme de fréquences propres, d’une contrainte maximale, d’un facteur de flambage minimal…).

Le SERAS a intégré la simulation au sein de son bureau d’études à travers son pôle « calcul de structures » depuis 1992. Il a depuis évolué et s’est adapté à la communauté scientifique, en développant des compétences et des outils métiers en lien avec les sujets de recherche de l’Institut Néel, de l’ESRF et plus généralement du CNRS (cryogénie, éléments sous pression ou sous vide, miroirs RX, projets spatiaux…).

Ces expériences acquises au fil des années nous permettent de traiter des problématiques de mécanique, de thermique, de thermomécanique et de fluidique.

Nous travaillons avec différents logiciels :

  • SAMCEF
  • ANSYS
  • CFD FLUENT (ANSYS)
  • MECAFLUX et MECAFLUX 3D
  • CATIA V5 (Advanced Meshing Tools et Generative Structural Analysis)
  • RDM6
  • MATLAB R2015b

 

Simulation thermique

Températures nodales (K)

Figure 1 : répartition des températures dans le cryostat EURECA après mise en froid. Modèle avec rayonnement 300K <-> 60K <-> 4K.

Température écran 60K (K)

Figure 2 : répartition des températures sur l'écran 60K suite au réchauffement du au rayonnement thermique et à la conduction.

 

Simulation thermomécanique

Figure 3 : Champ de température du miroir sous la charge thermique.

Figure 4 : déplacements verticaux suite au chargement thermomécanique.

 

Dynamique

[A compléter]

 

Mécanique non linéaire, plasticité et flambage

[Fenêtre Be - à compléter]

 

Mécanique des fluides

Figure 5 : Répartition des températures dans le gaz dans 3 configurations différentes. Mise en avant de l’importance du phénomène de convection dans un autoclave chauffé à 600°C et sous 1000 bars.