Simcenter 3D, la solution Siemens pour le nouveau paradigme de l’innovation : le Jumeau Numérique (Digital Twin)
Simcenter 3D est un logiciel complet de simulation d’ingénierie (CAE) développé par Siemens pour améliorer l’efficacité des processus d’ingénierie et de développement produit.
Il se distingue par un environnement collaboratif entièrement intégré et ouvert, permettant aux ingénieurs et analystes CAE de travailler sur une plateforme unique pour réaliser l’ensemble des opérations de pré-traitement et de post-traitement CAE, à partir de données CAO issues de n’importe quelle source.
Simcenter 3D est l’un des piliers de Simcenter, conçu pour unifier la modélisation, la simulation et l’analyse au sein d’un environnement intégré.
Pourquoi choisir Siemens Simcenter 3D ?
- Permet de simuler avec précision un large éventail de problématiques critiques telles que les analyses linéaires et non linéaires, la dynamique multi-corps, la fatigue des matériaux, la dynamique vibratoire et le bruit (NVH – Noise, Vibration and Harshness).
- Permet de réaliser rapidement des analyses de dynamique des fluides afin de comprendre les effets des écoulements impactant les performances des produits.
- Permet de gagner du temps dans la préparation des modèles d’analyse et de consacrer davantage de temps à l’évaluation des résultats.
- Permet de passer rapidement de la géométrie CAO à un modèle d’analyse prêt à l’emploi grâce à des outils exclusifs d’édition de la géométrie CAE, de maillage, de gestion des assemblages FEM, d’environnements multi-CAE et de visualisation des résultats.
- Permet d’évaluer les caractéristiques thermiques du produit grâce à des fonctionnalités avancées d’analyse thermique.
- Permet d’obtenir des analyses plus précises des performances produit en utilisant la géométrie CAO réelle pour réaliser des simulations dynamiques multi-corps.
- Simplifie les workflows de simulation multiphysique grâce à un environnement intégré unique, réduisant les erreurs et améliorant la productivité.
En savoir plus sur la simulation avec Simcenter 3D
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Simulation CFD (Computational Fluid Dynamics)
Simcenter 3D est un logiciel de référence pour l’analyse en dynamique des fluides numérique. Il permet de réaliser des simulations rapides et précises de l’ensemble des problématiques d’ingénierie impliquant les fluides, les structures et les phénomènes physiques associés.
Simulation des écoulements multiphasiques
Simcenter 3D permet de représenter avec précision le comportement physique des différentes phases fluides et solides, afin de comprendre les performances réelles du produit.
Flux de particules
Qu’ils soient denses ou dilués, Simcenter 3D est le premier outil CAE à proposer une intégration complète des flux de particules. Il permet de maximiser l’efficacité, de réduire la consommation énergétique, d’éviter l’usure et l’abrasion excessives, et d’optimiser les performances globales du produit.
Ecoulements réactifs
Permet une simulation couplée entre les modèles d’écoulement des réactifs et les phénomènes de transfert thermique, de rayonnement, de réactions multiphasiques et de chimie de surface. Il devient ainsi possible de prédire et de comprendre la dynamique des flammes, les transferts de chaleur, l’usure thermique, les émissions et les conditions indésirables, afin de maximiser l’efficacité et les performances de vos produits.
Dynamique des fluides
Les capacités de dynamique des fluides numérique (CFD) intégrées à Simcenter 3D offrent un ensemble de modèles et de solveurs à la fois efficaces et précis, avec d’excellentes performances en calcul parallèle et une grande scalabilité. Elles constituent également une base solide pour l’exploration de conceptions multidisciplinaires.
Analyse structurelle FEA
Comprendre comment un composant ou un assemblage réagit sous contrainte ou sous vibration est essentiel, quel que soit le secteur industriel.
Cependant, à mesure que les produits et les matériaux gagnent en complexité, les bureaux d’études et d’analyse ont besoin d’outils allant bien au-delà de l’analyse statique linéaire. Simcenter 3D permet de réaliser une large gamme d’analyses structurelles au sein d’un environnement unique. Il n’est ainsi plus nécessaire d’utiliser deux outils distincts pour les analyses linéaires et non linéaires.
Cependant, à mesure que les produits et les matériaux gagnent en complexité, les bureaux d’études et d’analyse ont besoin d’outils allant bien au-delà de l’analyse statique linéaire. Simcenter 3D permet de réaliser une large gamme d’analyses structurelles au sein d’un environnement unique. Il n’est ainsi plus nécessaire d’utiliser deux outils distincts pour les analyses linéaires et non linéaires.
Analyse linéaire
Elle est utilisée pour résoudre des problèmes statiques, comme déterminer si une structure va entrer en limite élastique sous une charge donnée, ou des problèmes transitoires, tels que des charges variables dans le temps. Simcenter 3D propose des capacités d’analyse linéaire intégrées, incluant l’analyse statique linéaire, les modes propres et les modes d’instabilité.
Analyse non linéaire
Elle constitue le choix de simulation approprié lorsque les déformations du produit sont importantes, que les contacts jouent un rôle déterminant ou que les hypothèses de comportement linéaire des matériaux ne sont plus valides. Le solveur Simcenter 3D permet de réaliser des analyses non linéaires implicites et explicites, par exemple pour simuler un accident impliquant le toit d’un véhicule ou pour évaluer le comportement de matériels électroniques lors d’une simulation d’impact.
Pré/post-traitement des composites
Simcenter 3D accélère le processus d’analyse des composites stratifiés et peut être intégré à l’outil de conception de composites Siemens Fibersim. Grâce aux capacités d’édition de la géométrie et de création de maillage, il est possible de générer un modèle d’analyse par éléments finis destiné aux solveurs Simcenter ou à des solveurs externes, puis de visualiser directement les résultats dans l’environnement Simcenter 3D.
Matériaux composites
L’utilisation des matériaux composites ne cesse d’augmenter, portée par la demande du marché pour des produits toujours plus légers et plus résistants. Le coût du prototypage de produits en matériaux composites étant élevé, la simulation joue un rôle clé dans le processus de développement. Simcenter 3D accélère l’ensemble du processus de simulation des composites stratifiés grâce à une connexion directe avec la conception des composites, des solveurs précis et des fonctionnalités complètes de post-traitement.
Simulation du processus de fabrication
L’un des principaux défis liés à l’utilisation des matériaux composites réside dans le choix du procédé de fabrication.
Cette décision impacte directement des aspects clés tels que le coût, la cadence de production et les performances globales du composant.
Avec Simcenter 3D, il est possible de concevoir des structures composites en intégrant des phénomènes tels que la polymérisation, la cristallisation et le retour élastique (springback).
Cette décision impacte directement des aspects clés tels que le coût, la cadence de production et les performances globales du composant.
Avec Simcenter 3D, il est possible de concevoir des structures composites en intégrant des phénomènes tels que la polymérisation, la cristallisation et le retour élastique (springback).
Pré/post-traitement des composites
Simcenter 3D accélère le processus d’analyse des composites stratifiés et peut être intégré à l’outil de conception de composites Siemens Fibersim. Grâce aux capacités d’édition de la géométrie et de création de maillage, il est possible de générer un modèle d’analyse par éléments finis destiné aux solveurs Simcenter ou à des solveurs externes, puis de visualiser directement les résultats dans l’environnement Simcenter 3D.
Croissance progressive des dommages
L’un des principaux défis de l’ingénierie des structures composites consiste à concevoir à la fois la structure et le matériau afin de supporter pleinement les charges auxquelles la structure sera soumise, tout en atteignant des performances optimales.
L’analyse des composites avec Simcenter 3D permet d’aboutir à des conceptions légères et tolérantes aux dommages.
L’analyse des composites avec Simcenter 3D permet d’aboutir à des conceptions légères et tolérantes aux dommages.
Fatigue et durabilité
Simcenter 3D donne accès à des méthodes de pointe en analyse de la fatigue et de la durabilité, permettant de réaliser des analyses prédictives rapides et précises, même dans des scénarios de chargement complexes.
Simulation de la durabilité et analyse approfondie
Simcenter 3D vous aide à créer rapidement un modèle précis de votre produit et à définir les paramètres et attributs spécifiques à la fatigue nécessaires pour réaliser une simulation conforme et fiable.
Simulation de tous les mécanismes de fatigue
Fort de 30 ans d’expérience, Simcenter 3D permet de simuler aussi bien la fatigue à faible nombre de cycles que la fatigue à grand nombre de cycles, en s’appuyant sur l’ensemble des solutions par éléments finis : statiques, dynamiques ou transitoires.
De plus, de nouvelles méthodologies peuvent être configurées et ajoutées afin d’adapter l’analyse de fatigue à différents types de matériaux ou de procédés de fabrication.
De plus, de nouvelles méthodologies peuvent être configurées et ajoutées afin d’adapter l’analyse de fatigue à différents types de matériaux ou de procédés de fabrication.
Conditions de charge réalistes
Il est possible d’utiliser des charges issues de différentes sources, telles que des campagnes de mesures physiques ou des simulations dynamiques multi-corps. Les chargements peuvent également être définis dans le domaine temporel ou fréquentiel, de manière déterministe ou aléatoire, et correspondre à des événements uniques ou multiples.
Durabilité du soudage
Les soudures par points ou les soudures continues de structures en tôle, soumises à des sollicitations de longue durée, peuvent constituer des zones critiques où des ruptures par fatigue apparaissent.
Analyse acoustique
De plus en plus d’utilisateurs attendent des produits « silencieux », et la qualité sonore devient un véritable facteur de différenciation sur le marché. Cette exigence s’accompagne de réglementations acoustiques de plus en plus strictes, impactant directement la commercialisation des produits.
Simcenter 3D permet de réaliser des analyses et des simulations acoustiques internes et externes, afin d’optimiser les performances acoustiques des produits dès les premières phases de conception.
Simcenter 3D permet de réaliser des analyses et des simulations acoustiques internes et externes, afin d’optimiser les performances acoustiques des produits dès les premières phases de conception.
Analyse aéroacoustique
Le bruit aéroacoustique généré par l’écoulement de l’air constitue une composante majeure de la signature acoustique d’un véhicule ou d’autres produits.
Simcenter 3D propose une vaste bibliothèque de modèles précis permettant de prédire les sources de bruit aéroacoustique.
Simcenter 3D propose une vaste bibliothèque de modèles précis permettant de prédire les sources de bruit aéroacoustique.
Aéro-vibro-acoustique
Il est possible de créer des sources aéroacoustiques au voisinage d’écoulements turbulents générateurs de bruit et de calculer leur réponse acoustique en environnement intérieur et/ou extérieur.
Méthode BEM
La méthode des éléments de frontière (BEM) est fréquemment utilisée pour résoudre des problématiques impliquant des géométries complexes. Elle permet de simplifier la simulation de l’acoustique extérieure, puisqu’un maillage de la seule surface externe de la géométrie est nécessaire. Cela se traduit par des analyses plus simples et plus efficaces.
Méthode FEM
La méthode des éléments finis (FEM) appliquée à l’analyse acoustique est utilisée pour simuler les problématiques d’acoustique intérieure. Elle permet de réaliser des analyses vibro-acoustiques en prenant en compte à la fois la structure du produit et les matériaux absorbants acoustiques.
Simulation à haute fréquence
Elle permet de réaliser des analyses acoustiques à haute fréquence ainsi que des simulations audio et de confort acoustique dans les véhicules, en couvrant l’ensemble du spectre des fréquences audibles.
Analyse thermique
La gestion thermique est un enjeu majeur pour de nombreux produits tels que les machines industrielles, les automobiles et l’électronique grand public.
L’objectif de toute solution de gestion thermique est de maintenir la température d’un produit dans une plage optimale afin de garantir ses performances.
Simcenter 3D intègre des capacités complètes de simulation thermique pour assurer des performances produit optimales. Il propose également des modèles d’échangeurs thermiques à simple et double flux, permettant de simuler les transferts de chaleur entre deux flux de fluides.
L’objectif de toute solution de gestion thermique est de maintenir la température d’un produit dans une plage optimale afin de garantir ses performances.
Simcenter 3D intègre des capacités complètes de simulation thermique pour assurer des performances produit optimales. Il propose également des modèles d’échangeurs thermiques à simple et double flux, permettant de simuler les transferts de chaleur entre deux flux de fluides.
Ébullition
Analysez les phénomènes d’ébullition dans vos applications de transfert thermique grâce à des modèles d’ébullition de paroi et d’ébullition volumique. Cela permet d’améliorer la précision des calculs de transfert de chaleur.
Conduction
Lorsque la chaleur se transfère à travers un solide depuis des zones de température plus élevée vers des zones de température plus basse, on parle de transfert thermique par conduction. Comprendre le comportement de la conduction permet de concevoir des produits sûrs, fiables et performants, et cela est rendu possible grâce aux capacités de simulation de Simcenter 3D.
Convection
La convection est un mode de transfert thermique présent dans de nombreuses applications, procédés et phénomènes naturels. Simcenter 3D permet d’optimiser les transferts thermiques convectifs grâce au positionnement stratégique des composants ou à l’utilisation de fluides de travail alternatifs.
Rayonnement
Le transfert thermique par rayonnement se produit lorsque des objets émettent de l’énergie électromagnétique en raison de leur température. Grâce à Simcenter 3D, il est possible de résoudre des problématiques plus complexes impliquant le transfert de chaleur par rayonnement.
Modélisation des contraintes thermiques
Les contraintes thermiques sont générées par des variations de température dans une structure lorsque la dilatation ou la contraction est contrainte.
C’est pourquoi Simcenter 3D intègre des fonctionnalités avancées pour l’évaluation des contraintes thermo-mécaniques dans les structures.
C’est pourquoi Simcenter 3D intègre des fonctionnalités avancées pour l’évaluation des contraintes thermo-mécaniques dans les structures.
Simulation du mouvement
Comprendre les performances de systèmes mécaniques complexes, tels qu’un volet d’aile d’avion ou un train d’atterrissage, constitue un véritable défi. La simulation du mouvement s’appuie sur la dynamique multi-corps pour calculer les forces de réaction, les vitesses, les accélérations et bien d’autres paramètres des systèmes mécaniques.
Le solveur intégré de Simcenter 3D ainsi que ses fonctionnalités de post-traitement permettent d’étudier un large éventail de comportements des systèmes mécaniques.
Le solveur intégré de Simcenter 3D ainsi que ses fonctionnalités de post-traitement permettent d’étudier un large éventail de comportements des systèmes mécaniques.
Co-simulation
Les produits actuels intègrent des composants mécaniques, électroniques, hydrauliques et logiciels qui interagissent entre eux. Il est donc essentiel que les bureaux d’études et d’analyse comprennent les effets de ces interactions.
Simcenter 3D offre la possibilité de co-simuler les systèmes mécaniques et leurs lois de commande afin de vérifier leur fonctionnement et leur précision.
Simcenter 3D offre la possibilité de co-simuler les systèmes mécaniques et leurs lois de commande afin de vérifier leur fonctionnement et leur précision.
Corps flexibles
Il est possible de simuler le mouvement de corps flexibles et d’analyser à la fois leurs déformations élastiques et leur mouvement de corps rigide.
Corps rigides
Simcenter 3D fournit les outils nécessaires pour réaliser une analyse détaillée de la dynamique des corps rigides, en permettant de créer le modèle de mouvement directement à partir de l’assemblage CAO grâce à un processus de conversion automatisé, ou de construire le modèle entièrement depuis zéro.
Contrôle des interférences
Lors de la conception de nouveaux assemblages, il est essentiel de vérifier que les composants n’entrent pas en interférence avec la géométrie environnante. Simcenter 3D permet de répondre à cette problématique grâce à un outil capable de calculer les déplacements et la position des composants d’un assemblage connectés par des ressorts, des paliers élastiques et des corps flexibles.
Simulation de la dynamique structurelle et NVH
La plupart des machines et des véhicules sont soumis à des vibrations et à d’autres sollicitations pouvant affecter leurs performances structurelles. Pour comprendre la dynamique structurelle des produits dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique, du maritime, etc., la simulation est devenue une technologie clé.
Simcenter 3D propose des fonctionnalités dédiées à l’analyse du bruit, des vibrations et de la rugosité (NVH – Noise, Vibration and Harshness).
Simcenter 3D propose des fonctionnalités dédiées à l’analyse du bruit, des vibrations et de la rugosité (NVH – Noise, Vibration and Harshness).
Bruit, vibrations et rugosité
Simcenter 3D offre un ensemble complet de fonctionnalités permettant d’analyser les causes des problématiques de bruit et de vibration.
Réponse dynamique
Les fonctionnalités intégrées à Simcenter 3D permettent d’analyser le comportement d’un composant ou d’un assemblage soumis à des sollicitations variables dans le temps ou en fréquence.
Dynamique du rotor
Simcenter 3D permet de prédire le comportement dynamique linéaire des systèmes en rotation tels que les turbines à gaz, les pompes ou d’autres équipements similaires.
Autres caractéristiques de Simcenter 3D
Electromagnétisme
Simcenter 3D intègre des fonctionnalités distinctes de simulation électromagnétique en basse et haute fréquence, afin de répondre aux besoins spécifiques de chaque domaine.
Simulation multiphysique
Capacité à utiliser des techniques de simulation couvrant plusieurs disciplines d’ingénierie et intégrant différents phénomènes physiques au sein d’une même analyse.
Maillage
Générez efficacement vos maillages grâce à des fonctions de modélisation complètes pour la création automatique ou manuelle d’éléments 1D, 2D et 3D.
Optimisation
Simcenter 3D propose des techniques d’optimisation d’ingénierie permettant de réduire la quantité de matière d’un composant en recherchant la meilleure conception répondant à des critères définis.
Pré/post-traitement des composites
Simcenter 3D accélère le processus d’analyse des composites stratifiés et peut être intégré à l’outil de conception de composites Siemens Fibersim. Grâce aux capacités d’édition de la géométrie et de création de maillage, il est possible de générer un modèle d’analyse par éléments finis destiné aux solveurs Simcenter ou à des solveurs externes, puis de visualiser directement les résultats dans l’environnement Simcenter 3D.
Automatisation et évolutivité
Simcenter 3D permet de créer des processus CAE répétitifs, de les standardiser puis de les automatiser afin d’augmenter le débit et l’efficacité des simulations.
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