Simulation électromagnétique à l'aide de 3DEXPERIENCE Simulia

Dans notre monde connecté et intelligent, nous adoptons rapidement des produits équipés de capteurs, d'antennes et d'autres dispositifs similaires destinés à la communication, à l'acquisition de données ou à la surveillance. Avec les technologies basées sur l'intelligence artificielle et le haut niveau d'automatisation qui dominent notre quotidien, nous dépendons plus que jamais des composants électromagnétiques. La demande de connectivité permanente dans notre univers de l'IoT a accru notre dépendance vis-à-vis de ces composants et a accru la complexité des dispositifs et systèmes électromagnétiques, tant dans les secteurs émergents que dans ceux établis de longue date.

Les marchés émergents dans le domaine électromagnétique comprennent les équipements médicaux, les énergies renouvelables, les métamatériaux (appareils portables, optique), les véhicules sans pilote et les véhicules électriques [1]. Avec l'IoT, l'utilisation de la 5G et du Bluetooth se généralise dans des secteurs tels que l'automobile, les machines lourdes ou les transports. Ces produits doivent être conformes aux normes CEM (compatibilité électromagnétique) ; les équipements médicaux et les appareils portables doivent également respecter les normes BioEM.

Il est donc important de procéder à des tests virtuels, c'est-à-dire de réaliser des simulations électromagnétiques, parallèlement au processus de conception, afin de rendre visibles les éléments invisibles (tels que les champs magnétiques ou certaines propriétés) et d'identifier les problèmes dès les premières étapes de la conception. Les systèmes électromagnétiques posent souvent des défis à plusieurs échelles, tels que la prise en compte d'une large gamme de fréquences et la représentation de détails fins au sein de grandes structures électriques.

Les outils de simulation électromagnétique permettent de simuler la propagation des ondes électromagnétiques et l'intensité du signal en fonction de la conception et de l'emplacement des dispositifs de communication et de détection [1].

De la conception initiale du produit à la conception et à la fabrication des composants répondant aux spécifications requises, en passant par l'analyse des performances électromagnétiques, les logiciels de simulation électromagnétique changent véritablement la donne.

Le rôle d'ingénieur en électromagnétisme Simulia (EMG-OC) sur la plateforme 3DEXPERIENCEs'appuie sur la technologie CST Studio Suite, qui a fait ses preuves dans l'industrie. Il permet aux utilisateurs de réaliser un large éventail de simulations électromagnétiques, allant des applications statiques à basse fréquence aux applications à haute fréquence, telles que les applications optiques. Ses fonctionnalités comprennent l'optimisation des antennes et des composants hyperfréquences, des dispositifs électromécaniques, des moteurs électriques et des batteries, ainsi que la modélisation thermique précise des circuits imprimés, de la disposition des composants et bien plus encore.

Application de simulation électromagnétique

Application de simulation électromagnétique

Avec le rôle d'ingénieur Simulia Electromagnetics, l'application CST Studio Suite est installée localement, mais sa licence est gérée et son lancement s'effectue depuis la plateforme. Cela permet aux utilisateurs de tirer parti de la puissance de la plateforme 3DEXPERIENCEpour la collaboration, la capitalisation des connaissances et le contrôle des versions des produits, démocratisant ainsi la simulation à l'échelle de l'ensemble de l'organisation.

Le poste d'ingénieur en électromagnétisme proposedes méthodes de simulation performantestelles que la technique d'intégration finie (FIT), la méthode classique des éléments finis (FEM), la méthode matricielle des lignes de transmission (TLM) et des méthodes de simulation hybrides. Il dispose de solveurs spécialisés pour des applications telles que les moteurs, les circuits imprimés, les faisceaux de câbles et les filtres.

Présentation des solveurs pour CST Microwave Studio (source : 3ds.com)

Grâce à une large gamme de modèles de matériaux complexes et à un environnement de conception entièrement paramétrique, il permet également de réaliser des simulations couplées, par exemple au niveau du système, des simulations multiphysiques ou des co-simulations champ/circuit. Des optimiseurs intégrés, reliés au modèle de conception, permettent aux utilisateurs de tester différents scénarios et d'analyser les résultats à l'aide de puissants outils de post-traitement et de visualisation, même sur un navigateur web grâce à l'application 3Dplay.

Selon le type de solveur utilisé, le logiciel offre des options de calcul haute performance sur des stations de travail et des clusters. Cela permet aux utilisateurs d'opter soit pour une accélération matérielle (multithreading CPU, calcul GPU), soit pour une accélération logicielle (calcul distribué et calcul MPI). Le calcul MPI est particulièrement adapté à la résolution de modèles électriques de grande envergure, tels que la simulation de la foudre sur les avions.

Associativité du modèle CAO SOLIDWORKS avec le modèle de simulation électromagnétique

Veuillez noter que le cloud computing sur 3DEXPERIENCE Cloud utilise SIMULIA SimUnits.

Pour les utilisateurs de SOLIDWORKS, le rôle d'ingénieur en électromagnétisme assure une associativité étroite entre les données de CAO et de simulation grâce à un connecteur. Cela garantit que les données de CAO et de simulation restent toujours synchronisées et que toute modification apportée au modèle SOLIDWORKS peut être transférée vers le modèle de simulation sur la plateforme 3DEXPERIENCE. Cela facilite la gestion et la réutilisation des données de simulation, permettant ainsi de tirer pleinement parti des avantages de la conception collaborative dans le cloud.

Associativité du modèle CAO SOLIDWORKS avec le modèle de simulation électromagnétique

L'intégration d'un outil de simulation électromagnétique dès les premières étapes du processus de développement de produit permet aux équipes de conception d'identifier et de résoudre rapidement les problèmes de CEM et d'interférences électromagnétiques (EMI) à un stade précoce du processus, et de réduire ainsi le nombre de prototypes physiques.

N'hésitez pas à nous contacter pour obtenir plus d'informations sur le poste d'ingénieur en simulation électromagnétique 3DEXPERIENCE.