Améliorer les résultats de simulation grâce à la modélisation des matériaux de SIMULIA

Les utilisateurs de SOLIDWORKS Simulation Premium peuvent utiliser différents modèles de matériaux, tels que les modèles élastiques non linéaires, plastiques non linéaires, Von Mises ou Tresca, afin d'obtenir des résultats de simulation précis.

Cependant, une simulation plus réaliste nécessite des capacités avancées de modélisation des matériaux, telles que celles proposées par SIMULIA.

Comment SIMULIA améliore les résultats de simulation

Sur la plateforme 3DEXPERIENCE, SIMULIA offre des fonctionnalités de simulation avancées qui vont bien au-delà des outils de bureau traditionnels. L'application « Material Calibration » (Calibrage des matériaux), disponible dans le rôle « Structure Mechanics Engineer » (Ingénieur en mécanique des structures), permet aux utilisateurs de déterminer le modèle de matériau approprié à partir de données d'essais de matériaux données.

Applications des capacités de simulation avancées de SIMULIA

Pour la définition personnalisée des matériaux dans l'application Material Definition, plusieurs options avancées sont disponibles. La fonctionnalité« Remove Failed Elements » (Supprimer les éléments défaillants ), en particulier, est conçue pour améliorer la visualisation des zones critiques dans un modèle simulé qui contient généralement des modèles de matériaux non linéaires. Cette fonctionnalité est utile pour simuler des opérations d'usinage, des chocs et des dommages à grande vitesse, des événements balistiques ou des explosions, ainsi que le retrait des supports d'impression 3D.

Comment utiliser la modélisation des matériaux

Lors de la configuration d'une simulation, les propriétés des matériaux sont définies via l'application « Définition des matériaux ». C'est dans la commande « Domaine de simulation » de cette application que l'on spécifie les propriétés des matériaux afin de simuler leur comportement.

Commande « Ouvrir le domaine de simulation »

Il est possible de configurer plusieurs comportements de matériau selon les besoins pour un matériau donné. Comme le montre l'image ci-dessus, lors de la définition d'un comportement de matériau, un ensemble d'options applicables permet de caractériser des comportements tels que l'hyperélasticité, l'hypermousse, la viscoélasticité et bien d'autres encore. Bien entendu, pour une définition complète du matériau, il est nécessaire de saisir les propriétés ou les valeurs dans le domaine de simulation.

Utilisation de méthodes avancées pour améliorer la précision des simulations

Pour la déformation des métaux à vitesse de déformation élevée, où l'on utilise des modèles de matériau tels que la plasticité de Johnson-Cook ou les modèles de rupture par traction, la définition du comportement du matériau peut inclure la fonctionnalité « Supprimer les éléments défaillants ». Communément appelée « suppression » ou « désactivation » d'éléments, cette fonctionnalité sert à modéliser la rupture et la fragmentation du matériau en supprimant les éléments de maillage qui répondent à des critères de rupture spécifiques.

Activer l'option « Supprimer les éléments ayant échoué »

Modes de rupture en traction

Avec le modèle de rupture en traction, cette fonctionnalité vous permet de contrôler la suppression d'éléments pour le comportement des matériaux plastiques. Les critères de rupture reposent sur quatre combinaisons de rupture qui prennent en compte le cisaillement ductile, la compression ductile, le cisaillement fragile et la compression fragile.

Modes de défaillance de Johnson-Cook

Dans le modèle de rupture dynamique de Johnson-Cook utilisé pour les simulations dynamiques à forte déformation, la suppression d'éléments peut être activée pour les critères de rupture dans lesquels les composantes de contrainte de pression et de contrainte déviatorique sont mises à zéro pendant la simulation. En revanche, dans les simulations où les contraintes sont de compression, la suppression d'éléments ne doit pas être activée.

Modèles de matériaux ductiles

La modélisation de l'endommagement des matériaux ductiles inclut également l'option « Supprimer les éléments défaillants » lorsque les critères de rupture sont remplis. Pour les matériaux élastoplastiques présentant un durcissement isotrope, l'endommagement peut se traduire par une dégradation de l'élasticité ou un ramollissement de la limite d'élasticité.

Principaux avantages de l'utilisation de SIMULIA pour la précision des simulations

SIMULIA offre de nombreux avantages aux utilisateurs qui souhaitent améliorer leurs simulations en intégrant de nouveaux solveurs, de nouvelles technologies et le cloud computing à leurs flux de travail. Cependant, des outils supplémentaires tels que « Remove Failed Elements » etl'application « Material Modeling » vont encore plus loin dans cette direction.

• Modélisation réaliste des défaillances : elle permet de simuler les phénomènes de rupture des matériaux observés dans la réalité, tels que les fissures, les fractures et les ruptures totales. Lorsqu'un élément subit une contrainte dépassant la valeur seuil définie dans les propriétés du matériau définies par l'utilisateur, sa suppression du modèle permet de visualiser plus clairement la perte de capacité portante de la structure.
• Modélisation des dommages progressifs : dans des scénarios tels que les chocs à grande vitesse ou la pénétration balistique, le retrait des éléments défaillants soumis à de fortes contraintes libère le passage pour que l'objet en mouvement puisse interagir avec les éléments situés derrière la zone d'impact initiale, ce qui permet de modéliser l'impact secondaire avec plus de précision.

Les rôles 3DEXPERIENCE SIMULIA, dotés d'options avancées de définition des matériaux, offrent des outils de modélisation de simulation haute fidélité. Cela permet aux utilisateurs de rationaliser leur flux de travail et d'améliorer l'efficacité du développement de produits.

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