Essais & Simulations n° 135

dossier
Outils
Optimiser la conception
des véhicules grâce
à des applications
de simulation
Dans le but d’accélérer ses processus de conception produits
et de favoriser une meilleure collaboration entre les différents services
de l’entreprise, l’équipe de Mahindra, célèbre constructeur indien
de voitures et de machines agricoles, a choisi de faire appel
aux applications de simulation de l’éditeur américain Comsol.
La conception produits pour les constructeurs automobiles est un processus
itératif qui nécessite une parfaite collaboration entre les analystes de l’ingénierie
assistée par ordinateur (IAO), les ingénieurs concepteurs, l’équipe de
fabrication et les fournisseurs. Comme les nouveaux véhicules sont lancés sur le
marché à un rythme de plus en plus élevé, une collaboration efficace est nécessaire
pour rationaliser le processus itératif et maintenir un avantage concurrentiel.
L’un des principaux objectifs d’une entreprise comme Mahindra est de rénover ses
processus tout en assurant la qualité, la sécurité et la fiabilité attendues par ses clients.
Les applications de simulation (apps) utilisées pour rendre le processus de conception
plus inclusif et plus robuste sont donc essentielles pour le succès de l’équipe.
Défis lors de la conception du produit
La collaboration peut être un processus qui prend beaucoup de temps et qui
exige que les équipes consolident leur expertise d’une manière significative et
efficace. Les concepteurs exigent des évaluations sur les nouveaux concepts ou
des ajustements sur les concepts existants, ce qui peut s’avérer difficile au vu de
la complexité des phénomènes physiques en jeu. Les analystes IAO possèdent
toutefois une expertise en simulation qui leur permet de gérer des niveaux élevés
de complexité. Ils peuvent ainsi aider pour l’évaluation des concepts par le biais
d’une analyse détaillée de l’IAO. Toutefois, le nombre d’analystes étant insuffisant
et les demandes toujours plus nombreuses, il peut être difficile d’obtenir ces
évaluations en temps voulu.
Le délai de conception d’un composant pour un véhicule varie en fonction du
nombre d’aller-retours nécessaires à sa mise au point, ce qui peut représenter des
mois de travail dans certains cas. Selon la complexité de la conception, l’analyse
de l’IAO peut à elle seule prendre des semaines voire des mois. En se basant sur
les résultats de la simulation, les concepteurs apportent des modifications, puis
ils doivent de nouveau attendre la validation de la conception par l’équipe IAO.
Ces itérations sont cruciales pour la sécurité et la fiabilité du véhicule.
Pour gagner du temps, l’équipe
Méthodes de Mahindra a utilisé l’outil
Application Builder disponible dans le
logiciel Comsol Multiphysics. L’équipe
a ainsi pu étudier différentes options
pour la conception des barres stabilisatrices
et des châssis. Le recours aux
apps a permis de réduire considérablement
les temps d’itération par rapport
à l’approche conventionnelle.
Une approche innovante pour
la conception des barres
stabilisatrices
Une des pièces essentielles à la suspension
qui permet de limiter le roulis
d’un véhicule est la barre stabilisatrice
(Figure 1). Il s’agit généralement d’une
poutre creuse ou pleine avec de multiples
courbes. Pour modéliser avec précision
les déformations et les contraintes
d’un tel composant, les concepteurs
doivent s’assurer que les niveaux de
rigidité et de contraintes voulus sont
respectés, soit en collaborant avec les
analystes IAO, soit en demandant la
validation à leurs fournisseurs. Une
fois le modèle validé et les résultats en
accord avec les expériences, une application
de simulation est créée.
Figure 1 : Barre stabilisatrice ou anti-roulis
standard
L’application de simulation des barres
stabilisatrice s’adapte à une grande
variété de situations, avec jusqu’à quinze
courbures possibles et la capacité d’explorer
des barres creuses ou pleines
(Figure 2). L’utilisateur final, généralement
un membre de l’équipe de
conception, saisit les coordonnées des
ESSAIS & SIMULATIONS • N°135 • novembre 2018 I43