La capacité à prévoir avec précision la résistance et la durabilité est une exigence fondamentale, en particulier lors du développement de véhicules électriques dotés d'une batterie lourde qui modifie la répartition de la masse et crée des charges différentes.

Suivons Alessandra, qui a réussi ses examens finaux d'ingénieur et a rejoint une start-up qui construit des véhicules électriques. Lorsque vous êtes ingénieur, comme Alessandra, vous vous efforcez d'obtenir des composants solides ayant une durée de vie utile, mais vous savez que vous devez trouver un équilibre entre cet objectif et le coût et le poids des matériaux.

Au cours de ce processus d'équilibrage, vous manipulez probablement de grandes quantités de données provenant de diverses sources, mais savez-vous comment intégrer toutes ces données ? Bien que vous disposiez de nombreuses informations, vous ne savez peut-être pas quelle méthode d'analyse de la fatigue serait la mieux adaptée à votre situation.

À l'université, Alessandra avait utilisé quelques outils d'éléments finis, mais n'avait pas abordé la durabilité, qu'elle associait davantage à des tests physiques et au fait de mettre la main à la pâte. Elle s'est retrouvée face à une question cruciale : "Où puis-je me renseigner sur ce sujet ?" Vous pouvez vous retrouver dans la même situation.

Sur le site web de Siemens, elle a trouvé une série de webinaires traitant de la résistance et de la durabilité dans les applications automobiles. Mais lequel devait-elle regarder ? Voyons ce qu'il faut savoir :

Avez-vous une vision réelle de votre structure ?

Les résultats des tests sont souvent des valeurs de contrainte présentées sous forme d'images colorées créées après la saisie des charges, de la géométrie et des données matérielles. Mais qu'est-ce que cela signifie pour la force et la fatigue ? Et si l'on inclut également les méthodes de fatigue, le résultat final prend-il en compte toutes les influences agissant sur une structure ?

Il existe une grande différence entre la façon dont les charges et les incidents agissent sur l'ensemble de votre structure et la façon dont ils agissent sur des composants individuels. Même si vous avez suivi un long processus d'analyse, il se peut que vous ayez besoin de savoir quels incidents et quelles charges contribuent aux dommages.

Êtes-vous pris dans un processus complexe ?

En réalité, ce type d'analyse peut être compliqué et prendre du temps, tout en restant imprécis.

Les ingénieurs sont généralement confrontés à trois défis majeurs liés à l'analyse de la résistance et de la durabilité : connaître les charges, comprendre les contraintes et les déformations spécifiques et tenir compte des propriétés des matériaux. Jetons un coup d'œil à chacun d'entre eux :

Défi n° 1 : Savoir quelles charges seront appliquées à votre structure

Plusieurs charges agissent sur une voiture. Chaque roue est mise en mouvement indépendamment par la surface de la route, ce qui signifie qu'en chaque point de la structure, vous avez une situation de charge multiaxiale. D'autres influences externes, telles que la température et l'oxydation, doivent également être prises en compte. Pour effectuer une analyse, vous devez connaître les charges, mais comment les obtenez-vous ? Êtes-vous capable de les mesurer ?

Il est relativement facile d'entrer des charges purement mesurées, mais ce qui est vraiment nécessaire, c'est une analyse de la façon dont ces charges agissent sur votre structure.

Défi n° 2 : Comprendre les contraintes et les déformations spécifiques d'une structure

Pour comprendre la fatigue, vous devez connaître les contraintes et les déformations de votre structure. Comment passer des charges que vous avez mesurées ou simulées sur la route et de la géométrie des pièces locales aux contraintes et déformations affectant votre structure ?

La fatigue est presque toujours une question d'encoches, vous devez savoir ce qui se passe. Un véhicule est soumis à une charge multiaxiale, mais les encoches peuvent être soumises à des contraintes uniaxiales, biaxiales ou multiaxiales. Quelle est la gravité de ces encoches et quelle est leur influence ? Il peut également y avoir des non-linéarités de plasticité qui agissent sur votre structure. Savez-vous de quoi il s'agit ?

Défi n° 3 : Évaluer comment le processus de fabrication affecte les propriétés de votre matériau

En général, lorsque nous consultons une base de données, nous pouvons obtenir les propriétés de fatigue du matériau de base. Toutefois, avant d'être utilisé dans une voiture, ce matériau doit être soumis au processus de fabrication, qui peut créer des charges influençant les propriétés de base en matière de fatigue. Les textures de surface ou le soudage lors de l'assemblage créent des contraintes résiduelles. Cela influence le comportement du matériau, ce qui signifie que les données que vous entrez dans votre analyse de fatigue peuvent avoir besoin d'être complétées. Vous pouvez mener des expériences, mais vos expériences peuvent-elles prendre en compte toutes ces influences ? 

Il est intéressant de noter que les recherches sur la fabrication additive et le moulage montrent que les propriétés que vous trouvez dans une base de données ont fréquemment une marge de sécurité considérable dans les zones fortement sollicitées, où le processus de fabrication et l'expérience du fabricant influencent positivement ces propriétés. Ainsi, au niveau local, vous pouvez observer un comportement des matériaux bien meilleur que celui prévu par les facteurs globaux que vous avez introduits dans votre analyse.

Comment des outils conviviaux peuvent simplifier le processus

La bonne nouvelle, c'est qu'avec les bons outils et processus, vous pouvez en apprendre beaucoup sur ce qui se passe au sein d'une structure et sur les raisons de ce qui se passe. Vous pouvez également en savoir plus sur le processus de test, puis améliorer la conception. Vous pouvez même mettre à niveau l'ensemble de votre système de développement.

Des étapes simples pour une analyse plus rapide et plus précise de la résistance et de la durabilité

Le webinaire explique comment décomposer une analyse de la résistance et de la durabilité en étapes simples, en examinant tout au niveau local afin que vous sachiez exactement ce qui se passe lorsqu'elle a lieu et quelle en est l'importance. Il en résultera une plus grande précision, de meilleurs composants et une structure améliorée.

Si vous souhaitez suivre les étapes suivies par Alessandra, lisez l'article de blog Analyse facile de la résistance et de la fatigue pour tous les cas d'application : évaluez efficacement la résistance de votre composant et découvrez les avantages des ajouts récents au logiciel Simcenter 3D.