Objectifs de la formation


L’objectif de cette formation est de former des enseignants ou des industriels, à l’utilisation de CATIA V5 pour le calcul de structures. Les possibilités, mais aussi les limites du logiciel seront mises en évidence sur des exemples concrets, généralement issus de l’industrie. Des exemples élémentaires pédagogiques seront aussi utilisés pour illustrer le comportement de tel ou tel outil.

A la fin de la formation, les stagiaires auront acquis une première expérience sur les outils de calcul par la méthode des éléments finis proposés dans CATIA V5. Un stagiaire ayant suivi l’intégralité de la formation devra être capable à l’issue de celle-ci :
  • de modéliser efficacement une structure composée d’une ou plusieurs pièces ;
  • d’effectuer un calcul éléments finis statique sur la structure et de post-traiter le résultat ;
  • d’effectuer un calcul dynamique, en régime permanent ou transitoire, et de post-traiter le résultat ;
  • d’effectuer un calcul sur une structure composite de complexité raisonnable ;
  • d’avoir un regard critique sur les résultats obtenus ;

Prérequis éventuels


La formation sera l'occasion de remettre à plat ou d'éclaircir un certain nombre de points théoriques qu'il serait préférable d'avoir déjà rencontrés :
  • Mécanique de milieux continus ;
  • Méthode des éléments finis (démarche, type d’éléments) en statique ;
  • Vibrations libres et forcées de modèles continus, discrets ;
  • Dynamique transitoire : solution approchée par superposition modale ;
  • Problèmes inhérents à la jonction de deux milieux continus et discétisés : gestion des maillages incompatibles.

Programme proposé (ajustable)


Statique (Jour 1 : entre 6 et 8 heures) :
L'objectif est ici de montrer comment faire un calcul statique basique sur des géométries 3D, 2D et 1D, avec des chargements simples ou définis par l’utilisateur. Les possibilités de post-traitement utilisées par la suite seront illustrées dans cette partie :
  • barre d'outil usuelle ;
  • tracés de champs autres (déformations, contraintes, ...) ;
  • réactions aux appuis, capteurs ;
  • export de résultats.

Maillage (Jour 2 : 4 heures) :
Cette partie détaille différentes techniques pour générer, à l'aide du mailleur avancé de CATIA, des maillages structurés :
  • Maillage 3D obtenu par translation d'un maillage plan
  • Maillage 3D obtenu par rotation d'un maillage plan
  • Maillage 3D obtenu par balayage d'un maillage plan sur une courbe
…
On présente également la construction de maillage compatibles entre deux sous-structures.

Assemblage (Jour 3 : entre 4 et 8 heures) :
Cette partie détaille les possibilités de calcul de plusieurs structures connectées entre elles (connexion soudée, connexion glissière, connexion contact).
D'autres types de connexion seront envisagées (serrage, frettage).
La construction de maillage compatibles à l'aide du mailleur avancé sera utilisée.
Les différentes démarches permettant de connecter plusieurs sous-structures sont également présentées. On montre également comment exporter et post-traiter les résultats obtenus.
Un exemple étudié sera la vérification des performaces d’une frette conique (serrage et contact).

Modèles hybrides (Jour 4 : 4 heures) :
Le logiciel permet d'exploiter au mieux les propriétés géométriques de sous-ensembles composant une structure : il est possible d'associer au sein d'un modèle différents types d'éléments (poutre, coque, massif) et ainsi d'obtenir une solution de bonne qualité (moyennant quelques précautions) à un coût raisonnable.
Les exemples traités sont :
  • Rigidité d’un cadre de moto (coque et massif) ;
  • Comportement d'un élément de robot (poutre et massif).

Dynamique (Jours 5 et 6 : entre 8 et 12 heures) :
Cette partie se décompose en plusieurs thèmes :
  • vibrations libres des structures avec ou sans liaison avec le milieu extérieur ;
  • vibrations forcées des structures : calcul de FRF ;
  • dynamique transitoire : calcul d'une réponse par superposition modale.

Les calculs peuvent d'abord être menés sur des structures pour lesquelles des solutions de référence sont connues :
  • poutre 1D en flexion pour le calcul des fréquences propres ;
  • poutre 3D en traction compression pour la propagation d'une onde élastique ;
  • puis pour des problématiques plus industrielles : vibrations d'un bâtiment ; propagation d'une onde sur un écran tactile.

Composite (Jour 7 : 8 heures) :
Le calcul de pièces composites peut se faire de deux façons différentes :
- si le matériau a été homogénéisé, on peut définir un matériau orthotrope équivalent, et la démarche à suivre est alors proche de celle évoquée pour l'analyse statique ;
- sinon, il faut au préalable définir pli par pli le matériau dans l'atelier composite.
Les deux approches seront suivies et comparées sur un même exemple : une éprouvette composite sandwich.

Pièces virtuelles (Jour 8 : 4 heures) :
Les pièces virtuelles permettent de remplacer un élément d'une structure non représenté dans la CAO, aussi bien en terme de rigidité (liaison) que de masse.

Détails pratiques


  • Durée : 8 jours en tout (et au maximum des évaluations), mais les modules peuvent être suivis séparément
  • Dates : à définir
  • Lieu : salles CAO du département de Génie Mécanique de l'ENS de Cachan
  • Contact : Site de la formation continue de l’ENS de Cachan