Abaqus Unified FEA

Des solutions très complètes pour la simulation réaliste.

Extensions

Add-ons d'Abaqus

L'architecture robuste d'Abaqus FEA permet aux utilisateurs de créer des interfaces sur-mesure et d'automatiser les processus d'analyse. Les extensions présentées sur cette page sont développées et prises en charge par les bureaux régionaux SIMULIA dans l'optique d'applications industrielles spécifiques.

Plug-in 3D Mesh to Geometry

Le plug-in "3D Mesh to Geometry" permet aux utilisateurs d'Abaqus FEA de générer des géométries à partir de fichiers de maillage. Il reconvertit les maillages et fichiers .STL en géométrie afin de remailler la structure, et peut également l'importer dans diverses solutions CAO.

Doc en téléchargement sur 3D Mesh to Geometry :

Démo ".STL to Geometry" (4,8 Mo WMV)
Démo "Deformed Mesh to Geometry" (8,7 Mo WMV)

En détails

Avec le plug-in 3D Mesh to Geometry, les utilisateurs peuvent créer une représentation géométrique d'un maillage orphelin dans Abaqus/CAE. Le fichier de la géométrie sera écrit en format ACIS (.SAT) et consistera essentiellement en faces triangulaires correspondant aux faces extérieures du maillage d'origine. Si nécessaire, les options de réparation de géométrie et/ou la topologie virtuelle permettent de nettoyer la géométrie.

Remarque

Ce plug-in fait partie d'une fonctionnalité avancée et générique de remaillage, qui permet aux utilisateurs d'exécuter des simulations (2D et 3D, Standard et Explicit) dans lesquelles un remaillage/rezonage doit être effectué suite à une distorsion d'éléments.

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Cette extension a été développée par le bureau SIMULIA Benelux et peut être commandée directement auprès de cette équipe.
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Interface de soudage Abaqus (Abaqus Welding Interface)

Abaqus Welding Interface (AWI) rationalise la génération de simulations de soudures en 2D depuis Abaqus/CAE. Cette application propose une approche par arborescence pour définir tous les aspects du modèle de soudure comme les nœuds, les passes, les charges de film, les charges de radiation, etc. WCM est disponible gratuitement et ne nécessite donc pas de licence. Il faut cependant contacter le Center of Simulation Excellence de Lewisville au Texas, Etats-Unis, pour être ajouté au site FTP et pouvoir télécharger le plugin. Il vous suffira de fournir vous e-mail, le nom de votre société, et d'indiquer si vous êtes un utilisateur commercial ou du monde académique. Une fois votre adresse e-mail ajoutée au site, vous recevrez un lien et un mot de passe pour procéder au téléchargement. Chaque fois qu'une mise à jour du produit est postée, vous recevrez une notification automatique.

Lorsque vous aurez téléchargé le fichier zip de WCS, dézippez-le et copiez le dossier obtenu dans le dossier abaqus_plugins de votre instalaltion Abaqus. Vous trouverez des instructions plus détaillées dans le fichier readme inclus dans le zip.

Des fichiers d'information supplémentaire sont proposés ci-dessous.

Application Brief (1.45 MB PDF)
Flat Plate Benchmark (487 KB PDF)
Pipe Welding Technical Brief (4.7MB PDF)

Deux fichiers vidéo MOV sont également disponibles en téléchargement. Les démos couvrent toutes les étapes nécessaires pour générer des modèles 2D et 3D. Chacune d'elles dure 30-40 minutes.

Démo Abaqus Welding Interface 2D (135 Mo - MOV)
Démo Abaqus Welding Interface 3D (202 Mo - MOV)

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Les extensions d'Abaqus sont proposées "en l'état" et sans garantie. Un support peut être assuré pour certaines extensions moyennant une redevance.
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Cette extension a été développée par les bureaux régionaux SIMULIA South et SIMULIA Erie. Pour des informations plus spécifiques, n'hésitez pas à les contacter.
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Surfaces rigides toroïdales (Adjustable Rigid Torus /ART)

Dans la suite de produits Abaqus FEA de SIMULIA, la sous-routine utilisateur RSURFU peut créer une surface rigide toroïdale. Celle-ci présente des rayons définissables par l'utilisateur permettant de modéliser l'expansion radiale, la contraction, le pliage et le mouvement pulsatile de structures tubulaires (comme des applications de type stent ou "tube dans un tube"). L'extension Adjustable Rigid Torus (ART) offre une interface graphique avec Abaqus/CAE fournissant les paramètres nécessaires à la sous-routine RSURFU. En outre, une option d'ART permet de construire une pièce de surface pour visualiser la surface toroïdale définie par l'utilisateur.

Unique en son genre, ART pour Abaqus comprend les fonctions suivantes, facilitant les analyses de stents ou de tubes concentriques

  • Une application unifiée pour traiter les surfaces toroïdales aussi bien que cylindriques dans Abaqus/Standard.
  • Détection et alignement automatiques avec le rayon de la surface correspondante déformable.
  • Capacité à définir la surface rigide soit via une interface graphique dans Abaqus/CAE, soit via un fichier texte directement avec le fichier de données d'entrée Abaqus.
  • Capacité à visualiser la surface rigide pendant l'analyse lorsque le module est utilisé en même temps qu'Abaqus/CAE.
  • Capacité à utiliser la surface de visualisation pour produire un sous-modèle dérivé Abaqus/Explicit. (Dans ce cas, le modèle Abaqus/Standard model est exécuté en premier pour définir le mouvement de la surface de visualisation.)

Comme indiqué ci-dessous, les utilisateurs peuvent entrer les valeurs de rayon dans la table pour chaque étape. La fonction d'auto-détection peut ajuster de façon intelligente le rayon de départ de façon à ce qu'il corresponde au rayon de la pièce simulée. Le contact entre le RSURFU et le modèle peut être automatiquement établi via la GUI d'ART. Le contrôle des données personnalisé intégré assurer la bonne exécution de l'extension.

Exemples

Expansion - Relâchement - Implantation d'un stent

Dans cet exemple, ART a été utilisé pour :

  • Définir le contact entre le ballon et la surface interne du stent, et pour définir le stent
  • Définir le contact entre le cathéter et la surface externe du stent, et pour l'implantation du stent

La fonction d'auto-détection d'ART a aligné automatiquement la surface rigide et le rayon du stent déformé sans avoir à recommencer l'analyse.

Pliage et pulsation du stent

ART est utilisé pour réaliser le pliage et la pulsation simultanée d'un stent. La visualisation de la surface rigide avec le stent soumis à différents modes de charge n'était pas possible auparavant.

Tubes concentriques

ART peut être utilisé pour modéliser efficacement des applications de tubes concentriques. L'expansion, la contraction et le pliage simultanés des tubes peut être facilement modélisé et visualisé.

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Les extensions d'Abaqus sont disponibles "en l'état" et sans garantie. Un service de support peut être fourni pour certaines extensions moyennant une redevance.
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Cette extension a été développée par le bureau régional SIMULIA Central. Pour en savoir plus sur le produit, n'hésitez pas à le contacter.
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Boulonnage (Bolt Studio)

Le plug-in Bolt Studio fournit à l'utilisateur une méthode rationalisée pour définir les boulons, les écrous et les rondelles, et les placer dans un modèle abaqus/CAE existant. Les utilisateurs peuvent contrôler le serrage par défaut des écrous présentés dans l'interface via une configuration simple basée sur Python. Les écrous, boulons et rondelles, le cas échéant, sont générés paramétriquement à l'aide d'un maillage hexaédrique. La taille du maillage est déterminée automatiquement en fonction des dimensions du boulon (l'utilisateur peut remailler les pièces, si nécessaire, à l'aide des outils de maillage natifs d'Abaqus/CAE). Le bolon est partitionné automatiquement et la précharge spécifiée par l'utilisateur appliquée.

Infos +

GM BoltStudio: A Suite of Extensions to Abaqus/CAE for Simulating Bolted Assemblies at General Motors, SIMULIA Community Conference 2009
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Les extensions d'Abaqus sont fournies "en l'état" et sans garantie. Certains extensions peuvent bénéficier d'un support moyennant une redevance.
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Cette extension a été développée par le bureau régional SIMULIA Great Lakes (Etats-Unis). Pour toute information spécifique sur cette extension, n'hésitez pas à les contacter.
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Enroulage de filaments en composites (Wound Composite Modeler)

L'enroulage de filaments est devenu une technique de construction populaire dans de multiples secteurs, qui permet de créer des structures en composites avec des ratios poids/rigidité élevés. La difficulté à analyser avec précision le comportement structural d'un corps de filaments enroulés provient de la variation constante de l'orientation des filaments. Les fonctionnalités standard des codes commerciaux d'éléments finis sont inadaptées pour modéliser cette variation spatiale des fibres de manière pratique.

Cette extension complète Abaqus/CAE et permet aux utilisateurs de créer, exécuter et post-traiter un modèle par éléments finis, assurant une spécification détaillée de la géométrie structurale et de la disposition des enroulements.

WCM est disponible gratuitement et ne nécessite donc pas de licence. Il faut cependant contacter le Center of Simulation Excellence de Lewisville au Texas, Etats-Unis, pour être ajouté au site FTP et pouvoir télécharger le plugin. Il vous suffira de fournir votre e-mail et le nom de votre société, et d'indiquer si vous êtes un utilisateur commercial ou du monde académique. Une fois votre adresse e-mail ajoutée au site, vous recevrez un lien et un mot de passe pour procéder au téléchargement. Chaque fois qu'une mise à jour du produit est postée, vous recevrez une notification automatique.

Lorsque vous aurez téléchargé le fichier zip de WCS, dézippez-le et copiez le dossier obtenu dans le dossier abaqus_plugins de votre installation Abaqus. Vous trouverez des instructions plus détaillées dans le fichier readme inclus dans le zip.

Afin d'aider les nouveaux utilisateurs à gagner en rapidité sur le produit, une formation sur site est proposée. Le document ci-dessous décrit le contenu de la formation de deux ou trois jours. Pour connaître les tarifs, contactez le Center of Simulation Excellence.

Formation WCM sur site (en anglais) (6 MB PPT)

Une démo en WMV (fichier Windows Media Audio/Video) du WCM est disponible en téléchargement. Elle couvre la création de réservoirs en composites enroulés en deux et trois dimensions. La démo complète dure environ 40 minutes.

Démo de Wound Composite Modeler (WMV de 72,2 Mo)

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"Filament Wound Composite Pressure Vessel Analysis with Abaqus"
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Cette extension d'Abaqus a été développée par le bureau régional SIMULIA Southern. Pour des informations plus spécifiques sur cette extension, n'hésitez pas à les contacter.
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Modèle de matériau élastoplastique par éléments finis (FeFp)

De nombreuses applications impliquant des matériaux tels que les polymères ou les élastomères chargés caoutchoutiques démontrent par éléments finis un comportement plastique hyperélastique. La suite Abaqus Unified FEA de SIMULIA fournit de nombreux modèles de matériaux pour représenter leur comportement dans le monde réel. Cependant, les modèles inélastiques existants sont applicables uniquement lorsque la partie élastique est petite et généralement élastique linéaire.

Le modèle FeFp est la première étape vers un modèle de matériau généralisé pour les matériaux élastoplastiques par éléments finis (à grande déformation). Il permet une décomposition multiplicative des déformations élastiques et plastiques. Ce modèle sera d'une grande utilité pour les analystes qui souhaitent utiliser un modèle de matériau avec un comportement de déformation élastique par éléments finis et un durcissement plastique non linéaire. Un réseau élastique parallèle est inclus pour modéliser une phase de renforcement du matériau. La mise en œuvre actuelle peut être utilisée avec des éléments solides, axisymétriques et à déformation plane. Les dépendances entre température et vitesse de réaction sont prévues pour les futures versions.

Utilisation

Le modèle FeFp est mis en œuvre au moyen des sous-routines utilisateur VUMAT et UMAT d'Abaqus. Le paramétrage du modèle de matériau est direct et n'implique pas d'étalonnage important. Il peut être appelé soit en fournissant soit les constantes du matériau, soit des données d'essai uniaxial. Le régime élastique doit être correctement identifié par l'utilisateur car ces données seront utilisées pour calculer les comportements élastique et plastique après la l'écoulement et pendant la décharge. Toutes les données d'essai peuvent être facilement entrées dans les termes de contraintes en déformation d'ingénierie.

Pour définir le modèle de matériau en termes de constantes, il ne faut que 6 paramètres (4 constantes de matériau et 2 drapeaux). Dans sa forme la plus simple, le modèle FeFp utilise 2 constantes pour représenter le modèle hyperélastique néo-hookéen en régime élastique, ainsi que 2 autres constantes pour le durcissement plastique. Le modèle Fefp offre également un réseau élastique parallèle dont le comportement peut être néo-hookéen, ou à base de données d'essai uniaxial général. Le réseau de FeFp et le réseau électrique contribuent tous deux par une partie de leur contrainte à la contrainte générale, sur la base d'un facteur de proportion spécifié par l'utilisateur. Ce réseau est incorporé au modèle constitutif pour simuler des cas dans lesquels se trouvent des inclusions élastiques dans la matrice inélastique globale. Ce réseau élastique peut facilement être activé ou désactivé par un paramètre entré dans VUMAT.

Outre sa capacité à gérer un comportement élastoplastique simple représenté par les 4 constantes susmentionnées, le réseau de FeFp peut également modéliser des comportements élastiques et plastiques non linéaires généraux. Ce comportement peut être défini en termes de données d'essai de matériau fournies dans un fichier texte distinct, qui comprend les mots clés suivants : 

*TOTAL UNIAXIAL TEST DATA
Fournir la réponse d'ingénierie contrainte/déformation avec les paires de données

*ELASTIC UNIAXIAL DATA
Fournir les données de régime élastique en termes de paires de données sur le rapport d'ingénierie contrainte/déformation

*VOLUMETRIC TEST DATA (optional)
Fournir des données de compressibilité (pression vs. volume)

Parmi ces données spécifiées, les *TOTAL UNIAXIAL TEST DATA peuvent être des données directement issues de l'essai. Il convient de faire tout particulièrement attention lors de la fourniture de données sous *ELASTIC UNIAXIAL DATA, utilisé pour calculer le début de la plasticité et le comportement élastique après écoulement. Dans sa forme la plus simple, les *ELASTIC UNIAXAL DATA peuvent être spécifiées de manière à être les mêmes que les *TOTAL UNIAXIAL TEST DATA jusqu'au seuil d'écoulement. Les *VOLUMETRIC TEST DATA sont facultatives. Si elles ne sont pas utilisées, le matériau est présumé incompressible.

Exemple de compression

Vous trouverez ci-dessous une simulation de compression uniaxiale utilisant des données de compression d'échantillon provenant d'un matériau polymère général. Comme indiqué, le modèle de matériau FeFp est capable de capturer les données d'essai de façon très précise, même en cas de compression significative. La spécification de ce matériau FeFp a été effectuée à l'aide des données d'essai de compression avec les mots clés *TOTAL UNIAXIAL TEST DATA et *ELASTIC UNIAXAL DATA.

Comparison of Compressive Uniaxial Test Data with FeFp Material Model Response
Comparison of Compressive Uniaxial Test Data with FeFp Material Model Response

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Cette extension d'Abaqus a été développée par le bureau régional SIMULIA Central. Pour des informations plus spécifiques sur cette extension, n'hésitez pas à les contacter.
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Modèle d'hystérèse sous grandes déformations pour Abaqus/Explicit

L'hystérèse sous grandes déformations est un phénomène commun à de nombreux matériaux élastomères. Ce type de matériaux présente généralement une dissipation d'énergie significative pendant la charge cyclique. La capacité à capturer avec précision ce comportement peut être extrêmement importante pour les applications d'isolation des chocs et des vibrations. Certaines applications incluent des amortisseurs élastiques, des bagues de raccordement, des pneus, etc.

Si l'option hystérèse sous grandes déformations existe dans Abaqus/Standard depuis un certain temps, aucun modèle analogue n'est actuellement prévu dans Abaqus/Explicit. Cette extension de la suite de produits Abaqus Unified FEA par SIMULIA, augmente les fonctionnalités d'Abaqus/Explicit via une définition de matériau VUMAT, largement similaire à celle proposée dans Abaqus/Standard via l'option *HYSTERESIS.

Le VUMAT Abaqus/Explicit prend en charge les formes de polynômes ou de polynômes réduits du potentiel d'énergie de la déformation jsqu'au degré trois, avec la forme du modèle d'hystérèse disponible dans Abaqus/Standard.

Comparaisons avec Abaqus/Standard

Nous comparons ici les résultats obtenus dans Abaqus/Standard pour des simulations de tension uniaxiale simple, de cisaillement simple et de torsion sous une fréquence de cycle de 0,1 Hz. On constate que la comparaison est plutôt favorable pour ces modes de déformation simple à faible fréquence de cycle lorsque les effets de l'inertie sont minimaux.

Nous comparons ensuite les résultats pour un exemple de ressort pneumatique simulé  des fréquences de cycle de 0,1 et 10 Hz à l'aide de :

  • Abaqus/Standard avec hystérèse [étape statique - pas d'effet d'inertie]
  • Abaqus/Explicit sans hystérèse [étape dynamique - inclut les effets de l'inertie]
  • Abaqus/Explicit avec l'extension Hysteresis [étape dynamique - inclut les effets de l'inertie]

Les résultats montrés pour le cas 0,1Hz indiquent que la rigidité du ressort dépend un peu du comportement du matériau hystérétique, même à des fréquences de cycle très brasses, comme en témignent les résultats d'Abaqus/Explicit sans hystérèse.

Les résultats montrés pour le cas 10 Hz indiquent également que la rigidité du ressort dépend un peu du comportement du matériau hystérétique, ainsi que de la dynamique du système à cette fréquence. Il est intéressant de noter le contenu à haute fréquence contenu dans les résultats d'Abaqus/Explicit en l'absence d'hystérèse.

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Interface de soudage Abaqus (Abaqus Welding Interface)

Abaqus Welding Interface (AWI) rationalise la génération de simulations de soudures en 2D depuis Abaqus/CAE. Cette application propose une approche par arborescence pour définir tous les aspects du modèle de soudure comme les nœuds, les passes, les charges de film, les charges de radiation, etc. WCM est disponible gratuitement et ne nécessite donc pas de licence. Il faut cependant contacter le Center of Simulation Excellence de Lewisville au Texas, Etats-Unis, pour être ajouté au site FTP et pouvoir télécharger le plugin. Il vous suffira de fournir vous e-mail, le nom de votre société, et d'indiquer si vous êtes un utilisateur commercial ou du monde académique. Une fois votre adresse e-mail ajoutée au site, vous recevrez un lien et un mot de passe pour procéder au téléchargement. Chaque fois qu'une mise à jour du produit est postée, vous recevrez une notification automatique.

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Des fichiers d'information supplémentaire sont proposés ci-dessous.

Application Brief (1.45 MB PDF)
Flat Plate Benchmark (487 KB PDF)
Pipe Welding Technical Brief (4.7MB PDF)

Deux fichiers vidéo MOV sont également disponibles en téléchargement. Les démos couvrent toutes les étapes nécessaires pour générer des modèles 2D et 3D. Chacune d'elles dure 30-40 minutes.

Démo Abaqus Welding Interface 2D (135 Mo - MOV)
Démo Abaqus Welding Interface 3D (202 Mo - MOV)

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* Les extensions n'entrent pas dans le champ de certification ISO.