Le journal de la 3D en 3D

Avril 2008 N°15

Editorial

Généralement, un ingénieur en charge des calculs et de la simulation ason solveur préféré. Au sein d’une même entreprise peuvent même co-habiter différents codes.FEMAP permet d’assurer le pré-traitement (préparation des données,définition des charges et contraintes, ...) et le post-traitement (analysedes résultats) pour de nombreux solveurs réputés. Cette ouverture enstandard est assez peu courante dans l’industrie du PLM et l’éditeurSiemens PLM Software mérite d’être salué pour cette initiative. Et quandFEMAP est couplé avec NX Nastran for FEMAP, l’ensemble constitueune offre sous Windows à la fois complète et accessible.

une publication du portail

NX Nastran + Femap :Faites le calcul !

les solutions du mois

C’est avec SIGMEO, un distributeur basé àToulouse et en Région parisienne, que nousdécouvrirons Femap et NX Nastran pourFemap. Parce qu’il dédie ces logiciels auxingénieurs spécialisés, Thierry Bourdier, sondirecteur, a souhaité que sa société elle-même soit exclusivement concentrée sur cedomaine. En mesure de proposer Femap àdes sociétés déjà équipées de codes decalculs, SIGMEO proposera le tandemFemap et + NX Nastran à ceux qui cher-chent une solution de calcul globale, quelque soit leur équi-pement CAO.

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Affaire de spécialistes ?J’ai été traumatisé par les calculs destructure au début de ma vie pro-fessionnelle. Je voyais tous les lun-dis matin l’ingénieur en charge decette noble activité revenir du ser-vice informatique avec des listingssur un chariot. Puis il s’enfermaitpendant de longues heures pour«dépouiller» les pages de résultatset deviner, au coeur d’une intermi-nable série de chiffres, si la cuve dutransformateur allait tenir.J’ai alors préféré me convaincre queles calculs et la simulation (on ditaussi IAO comme Ingénierie Assis-tée par Ordinateur) étaient l’affaired’ingénieurs spécialistes.Les listings ont disparu : les échan-ges avec la CAO sont fluides et lavisualisation des résultats se fait en3D. On voit même apparaître désor-mais des applications d’IAO dans leslogiciels de CAO milieu de gamme.Alors, le calcul ne serait plus unechose assez sérieuse pour être con-fiée à des spécialistes ?Restons réaliste : quand la précisionest demandée, que ce soit pour desraisons de sécurité ou pour optimi-ser de manière fine une pièce ou unassemblage mécanique, bref quandil faut faire passer l’ensemble dansdes logiciels de calcul solides etéprouvés, l’ingénieur reprend sesdroits.Ce qui n’empêche pas les éditeursde ces outils « experts» de soignerles interfaces, la définition des con-ditions de charges et l’interprétationdes résultats.Ce faisant, ils ont beaucoup contri-bué à la sérénité des ingénieurs lelundi matin !Bonne lecture interactiveDenis LOURMEDirecteur du portail CAO.fr.

FEM, je vous aime !Présentation de Femap etNX Nastran for FEMAPPage 2.

dans ce numéro

infos pratiquesEn dernière page :Liens utiles - Abonnez-vous à la lettregratuite d’information de CAO.fr - Veilletechnologique : découvrez le CADreportédition francophone - Soyez informé desprochaines parutions de (3D)2

Modèle 3D : bord d’attaqueen composite d’aile avion.Page 2.

Modèle 3D : boite de déga-zage. Nesys Engineering :marier l’expertise humaine àcelle des logiciels. Page 3.

Interview deThierry BourdierDirecteur de SIGMEO .Page 4.

La petite histoire de NASTRANNastran est un acronyme formé à partirde NAsa STRuctural ANalysis. Le plus cé-lèbre des codes de calculs a en effet étéécrit (en Fortran) pour le compte de laNASA. Le source a été rendu public etlibre de droit. A ce jour (nous faisons iciun grand raccourci de l’histoire réelle faitede quelques épisodes judiciaires) deuxgrandes versions ont été développées àpartir de ce code. Elles sont disponibles(mais pas gratuitement !) chez les édi-teurs Siemens PLM Software sous le nomde NX Nastran et MSC.Softwaresous le nom de MSC.Nastran.

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Zoom sur le modèle Retour pleine page AideModèle 3D

Présentation

Femap accepteles modèles dansles principauxformats natifsCAO (et formatsneutres) du mar-ché.S’il est proposéen « package »avec NX Nastranfor Femap, il anéanmoins été conçu pourêtre utilisé en pré et post-proces-seur de nombreux autres solveurs.

Les pavés bleusfont partie de l’offre

CAO et IAO de SiemensPLM Software.

L’illustration 3D que nous vous présentonsest un bord d’attaque en composite d’aileavion avec ses ferrures. Cette pièce estsoumise à différentes pressions. Notez quedeux types de maillage ont été utilisés : qua-drangulaire pour la voilure, volumique ettétraédrique pour les ferrures. Les habituésde Nastran remarqueront aussi que lecalcul a été réalisé en imposant un contact«surface/surface» entre les ferrures et lavoilure, avec des fixations pré-contraintes(Bolt Preload) : une fonctionnalité exclusiveque les experts sauront apprécier à sa justevaleur.Quand vous êtes en mode 3D, utilisez lesboutons pour activer les différentesvisualisations. Les boutons «modèle/maillage» et «initial/déformée» permet-tent de basculer entre deux modes.Les iso-contraintes des ferruresn’ont pas été représentées.modèle / maillage iso-contraintes et champ de pressions initial / déformée (facteur 1.5)

Femap est un logiciel de pré et post-traite-ment qu’on peut qualifier d’universel car ilaccepte les modèles CAO de nombreux«standards» et peut être utilisé pour la prépa-ration de modèles et la visualisation des ré-sultats en entrée et sortie des plus grandssolveurs du marché. Si NX Nastran ne peutêtre qualifié d’universel, il est « universelle-ment reconnu » et utilisé par les ingénieursde la planète depuis des décennies.Notre schéma montre comment s’intègre lesolveur NX Nastran dans Femap. On pour-rait presque dire « comme les autres ». Saufque NX Nastran + Femap constituent unpackage proposé à moins de 12 000 e HT,disponible sur - et optimisé pour - Windows.Vous avez dit basique ?Dans cette configuration dite « basique »,Femap est complet et NX Nastran (baptisépour l’occasion NX Nastran for Femap)contient les solutions de calcul suivantes :Statique Linéaire, Modes Propres, Flambe-ment, Non Linéaire Basic (SOL106), Con-tact Surface/Surface, Composites et Trans-fert thermique permanent et transitoire.Le bonheur est dans le pré …Femap est basé sur le modeleur CAOParasolid. C’est dans sa fonction de pré-processeur que cette particularité est la plusvisible et utile. Avant de lancer le calcul, l’in-génieur dispose en effet de véritables fonc-tionnalités CAO pour préparer son modèle,le simplifier (enlever des trous, des congés),transformer certains éléments (par exemple

FEM, je vous aime ...*

créer un modèle « plaque » à partir de lafibre neutre), mais aussi créer de la géomé-trie si nécessaire.Des outils automatiques se chargent dumaillage, que l’utilisateur peut affiner ma-nuellement. De nombreux éléments (pou-tre, triangle, quadrangle, tétraèdre, hexaè-dre …) sont disponibles et combinablesdans un même modèle, comme le montrele modèle 3D de cette page. Les phases dedéfinition des propriétés des matériaux etdes charges et contraintes (pressions, ac-célérations, vibrations, températures, …)bénéficient de la même ergonomie et ex-ploitent largement l’interface 3D.… et le post traitementDans ce numéro, nous avons pu montrerquelques unes des exploitations 3D des ré-sultats : iso-contraintes, déformée, etc. Vouspourrez retrouver le détail de ces fonction-

nalités dans les documents de présentationconsultables sur le site de SIGMEO.Au cours de la démonstration faite sur monpropre PC portable, j’ai été frappé par la flui-dité de Femap sur des maillages de tailleconséquente mais aussi par la facilité de gé-nération de rapports. Ici, l’interface Windowsmontre toute sa puissance. Une vue 3D vousconvient ? Ctrl-C puis Ctrl-V dans Word etl’image est dans votre rapport. Vous avezisolé graphiquement une zone et généré untableau de valeurs associées ? Copiez/col-lez ces dernières dans Excel.Toutes les fonctions relèvent de la mêmesimplicité d’utilisation à tel point que je suispresque devenu un expert de Femap, aprèsjuste quelques jours de préparation de cenuméro.* Je n’ai pas resisté à ce mauvais jeu de mots. Mais la Méca-flu de mes études m’avait laissé de mauvais souvenirs. Envoyant son évolution, j’en suis tombé un peu amoureux...DL

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Nesys Engineering : marier l’expertisehumaine à l’expertise des logiciels.

Retour pleine page AideModèle 3D Zoom sur le modèle

L’illustration 3D ci-dessous représente les différentes étapes de préparation d’unmodèle et de visualisation des résultats d’un calcul effectué sur une boite dedégazage automobile (souvent appelée «vase d’expansion»). Il s’agissait pourNesys Engineering d’étudier la tenue en pression interne à chaud et à froid decette boite réalisée en plastique PP avec 30% de fibre de verre.Le calcul (une étape que nous ne pouvons voir ici !) a été réalisé avec NXNASTRAN for FEMAP Advanced Non Linear (SOL601) qui intègre un solveur ro-buste et reconnu dans la technologie non linéaire : ADINA. Son utilisation étaitnécessaire pour tenir compte des grands déplacements et de l’effet de mem-brane (raidissement de la structure sous l’effet de sa déformée).Après avoir cliqué sur l’image ci-dessous pour passer en mode 3D, utilisez lesboutons pour découvrir les différentes étapes et l’animation ( ) pour voirl’intérieur de la boite.

e x p é r i e n c e

Le modèle CAOd’origine importé

dans Femap

Pièce transforméeen coque et maillée

dans Femap

Résultat affiché dansFemap en visualisant

l’épaisseur des coques

Visualisation de ladéformée (ampli-

fiée d’un facteur 3)

(3D)2 présente régulièrement l’expérienced’une société qui utilise la « solution dumois ». Celle qui témoigne aujourd’hui desa pratique de Femap et de NX Nastran estun peu particulière car elle est experte surces logiciels : Nesys Engineering est eneffet une société de services en calculs destructure. Créée en 2004 et dirigée parSébastien Duchesne et Emmanuel Crespin,tous deux anciens de MSC.Software, elleest constituée d’une dizaine d’ingénieursspécialisés - pour la plupart venant des équi-pes des éditeurs ou prestataires de servi-ces – ce qui représente au total de nom-breuses années d’expériences.Elle propose des études au forfait et del’assistance technique chez les clients.Ces prestations sur site représentent unepart non négligeable de l’activité de la so-ciété. Nesys Engineering propose égale-ment du support téléphonique sur Femapet NX Nastran, des prestations d’avant-vente et des formations théoriques et prati-ques au calcul de structures.La part la plus importante de sa clientèle sesitue dans le secteur de l’énergie (nucléaire,pétrolier, éolien …). Viennent ensuite l’auto-mobile et l’aéronautique. Avec EmmanuelCrespin et Christophe Garnault ancien res-ponsable calcul de la société ALTEN, Sé-bastien Duchesne a créé plus récemmentNesys Composites, un bureau de calculspécialisé dans les matériaux compositeset les matières plastiques.Pour autant, Nesys Engineering travailleégalement avec de nombreuses PME.« Beaucoup de ces sociétés se sont équi-pées récemment en CAO 3D et ont étéséduites par des offres packagées incluantdes solutions de calculs », nous expliqueSébastien Duchesne. « Mais elles sont con-frontées au problème des compétences hu-maines. Ces outils peuvent rendre des ser-vices, par exemple pour le pré-dimensionnement de pièces, mais ils nesont efficaces (et sûrs !) que s’ils sont misentre les mains d’un spécialiste qui en con-naîtra les limites, saura préparer et simpli-fier le modèle, définir les contraintes et in-terpréter les résultats. »L’ouverture de Femap en termes d’API estmise à profit par Nesys Engineering pourréaliser des applications spécifiques pourdes clients ou des secteurs particuliers.

modèle CAO coque & maillage iso-contraintes déformée

Nesys Engineering propose ses services surde nombreux solveurs du marché. Citonspar exemple les différentes versions com-merciales de Nastran, Code_Aster (déve-loppé par EDF R&D), ou Tosca (optimisa-tion topologique). Les plus fortes demandesrelèvent de l’analyse non linéaire (ex : te-nue de joints), la dynamique (ex : chute d’ob-jets) et l’analyse thermique, en raison du fortdéveloppement des normes sur ces sujets.Pour Sébastien Duchesne, la compatibilitéde Femap avec tous ces codes est uneaubaine : « Femap est utilisé chez nous enpré-traitement et en post-traitement de tousles solveurs. Nos ingénieurs disposent ainsid’un outil unique qu’ils maîtrisent d’autant

plus qu’il est convivial et facilite l’import detoutes données CAO. NX Nastran pourFemap est également très largement utilisédans notre activité : c’est une solution idéalepour les entreprises qui souhaitent exploi-ter pleinement la puissance de ce code uni-versellement réputé et reconnu par les or-ganismes de certification. D’autant qu’avecFemap, la sortie de rapports (NDLR : voirpage 2) pour ces organismes comme pournos clients devient un jeu d’enfant ».On peut donc être spécialiste et ne pas êtrehostile à la facilité !

www.nesys.fr

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(3D)2 : SIGMEO ne distribue que les logiciels associés à l’offre de calcul etde simulation de Siemens PLM Software. Pourquoi avoir choisi d’être distributeur spécialisé ?Thierry BOURDIER : J’ai la conviction qu’on ne peut pas tenir le même langage à des ingénieurs calculs et à unconcepteur CAO ou un responsable de Bureau d’Etudes. Les utilisateurs réguliers d’outils d‘analyse et desimulation ont un mode de travail, des exigences et des habitudes spécifiques. J’ai donc choisi cette spécialisationet je me suis appuyé sur des partenaires experts comme Nesys Engineering (NDLR : voir page 3) pour assurer untaux de satisfaction client de 100%. Pour autant, cette spécialisation est aussi un élargissement du marché poten-tiel : comme vous l’avez montré dans ce numéro, Femap est un logiciel très ouvert qui peut être associé à un

grand nombre de codes de calculs et de logiciels CAO du marché. Sur ce dernier point, il en est de même pour l’ouverture de NX Nastran.En me libérant d’une image dédiée à un logiciel CAO, je peux adresser un marché plus vaste.(3D)2 : Comment positionnez-vous Femap et NX Nastran pour Femap par rapport aux logiciels intégrés aux solutions de milieude gamme ?TB : Comme l’a fort bien dit Sébastien Duchesne dans son témoignage, il y a en premier lieu les compétences de l’opérateur. Il me sembledangereux de faire croire qu’un concepteur CAO peut devenir spécialiste du calcul par le simple fait de disposer d’un outil sur son postede travail et d’avoir suivi une formation de quelques jours assurée par une personne elle-même non spécialiste. SI ces logiciels intégréspeuvent rendre des services dans le pré-dimensionnement des produits, rien ne remplacera l’expertise de l’ingénieur et des logicielsspécialisés. Par ailleurs ces derniers nécessitent la plupart du temps des altérations du modèle CAO (simplification, passage en modecoque, …) qui sont généralement incompatibles avec un positionnement direct dans la chaîne de conception. Enfin, l’ingénieur calcul saitque les essais virtuels doivent être souvent validés in fine par des essais réels dont il garde la maîtrise.(3D)2 : Pourtant Siemens PLM Software et son réseau de distribution proposent Femap Express au sein de l’offre Velocity SeriesTB : Ce que j’ai répondu reste vrai pour Femap Express et les capacités de cette offre ne sont pas comparables avec l’offre Femap et NXNastran for Femap. On peut quand même reconnaître à ces logiciels intégrés le mérite de sensibiliser les PME aux gains potentielsapportés par les calculs et la simulation.(3D)2 : Justement, comment voyez-vous le marché de l’IAO ?TB : C’est un marché dont la croissance est à deux chiffres et ceci s’explique par plusieurs facteurs. La progression de l’usage de la 3Dfacilite l’utilisation de ces techniques autrefois très laborieuses. La nécessité d’innover et la recherche d’un meilleur design contribuentaussi à vérifier des conceptions plus audacieuses tout en respectant les normes liées à chaque métier. L’utilisation de nouveaux maté-riaux comme les composites impose également des calculs plus précis et plus spécifiques. Le coût des matières premières et les exigen-ces en termes de recyclage vont également dans le sens d’une recherche d’optimisation. Enfin et surtout, le marché est dopé par tous lesindustriels qui souhaitent diminuer le nombre de phases de test pour aboutir à un seul prototype : le bon !

Quatre questions à Thierry BOURDIER,Directeur de SIGMEO I n t e r v i e w

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