Conception optimisée de structures spatiales
OPTIMISATION | Publié le 19 Septembre 2024
Le solveur EF PERMAS permet d’effectuer une optimisation multimodale sous contraintes de conception issues de nombreuses situations et analyses, comprenant la structure, les conditions aux limites, le chargement appliqué et les variations d’états de charge. Ainsi, l’intégralité du cycle de vie complexe du produit peut être considéré dans l'optimisation.
L’exemple décrit ici, qui comprend 12 situations et 54000 variables de conception (dimensionnement, forme et topologie), a convergé proprement en 32 itérations, nécessitant 2,1 heure de calcul sur un ordinateur portable scientifique.
Situations
L’organisation du modèle PERMAS est modulaire : chargements, conditions aux limites, …. etc sont définis au sein de « variantes », elles-mêmes regroupées par « situations », décrivant les conditions dans lesquelles une analyse est effectuée. Une unique simulation peut alors permettre de traiter plusieurs analyses et de nombreuses situations. Dans le processus d’optimisation, les contraintes de conception peuvent faire référence à ces situations diverses.
Variantes de structure
Opérations au sol
Les maillages peuvent être conformes ou non-conformes pour une situation de base. Cela permet de modéliser ces modifications de structure, comme par exemple le fait que des pièces aient été larguées, ou les variations de positionnement des panneaux.
Optimisation multi-modale
Lancement
Mise en orbite
Opérations
Épaisseur de coque optimisée par dimensionnement ("sizing optimization")
Hauteur des raidisseurs déterminée par une optimisation de forme ("shape optimization")
- L’optimisation de forme (paramétrique ou libre),
- L’optimisation de dimensionnement (épaisseur de coque, orientation de pli dans les stratifiés, …),
- L’optimisation topologique (taux de remplissage des éléments, dimensionnement libre ou « free sizing », ajustement des caractéristiques de stratifiés) ,
peuvent être combinés en une seule optimisation.
Itération 1
Itération 32
Optimisation topologique de la baie moteur
Optimisation topologique
PERMAS impose une séparation nette des résultats lors d’une optimisation topologique, fournissant ainsi des résultats directement exploitables par le concepteur.
Coque finale "brute"
Coque finale "lissée"
Performances
L’optimisation a convergé en 32 itérations. Sur un ordinateur portable scientifique comportant 6 cœurs et avec 24 Go disponibles, la simulation a été réalisée en 2,1 heures, soit moins de 4 minutes par itération.
88 494 noeuds
88 318 éléments
317 000 inconnues
54 409 variables de conception
41 897 éléments topologiques