Simulation électromagnétique
Simulation et analyse des champs électromagnétiques
Logiciel de simulation électromagnétique
Le logiciel de simulation électromagnétique permet aux ingénieurs d'étudier efficacement les propriétés électromagnétiques d'un système ou de ses composants. Les systèmes électromagnétiques (EM) sont source de défis à plusieurs échelles, par exemple les plages de fréquences étendues et les structures électriquement grandes très détaillées. Les solveurs dédiés tirent parti de technologies numériques spécifiques pour réaliser des simulations rapides et précises. La simulation EM peut être appliquée d'un bout à l'autre du processus de conception. De la naissance d'une idée à la synthèse des composants pour répondre aux exigences, en passant par l'analyse des performances électromagnétiques en conditions de fonctionnement, les prototypes virtuels révolutionnent le cycle de conception.
Avantages clés de la simulation électromagnétique SIMULIA
Raccourcir les délais de conception
La simulation facilite l'analyse et l'optimisation, ce qui permet de raccourcir les cycles de conception et d'obtenir un avantage concurrentiel.
Réduire la dépendance aux tests
Par rapport aux tests physiques, la simulation est plus rapide, plus rentable et peut être mise en œuvre plus tôt dans le cycle de conception. Elle peut également révéler un comportement qui n'est pas visible dans un test.
Comprendre les systèmes complexes
La simulation hautes performances permet de modéliser le comportement de systèmes volumineux ou complexes, par exemple les performances d'une antenne dans une rue très fréquentée, l'intégrité du signal dans un circuit imprimé haute vitesse ou la sécurité d'un dispositif médical dans le corps humain.
Alléger le travail grâce à l'automatisation
Le maillage, l'optimisation et le post-traitement automatisés éliminent les tâches de configuration fastidieuses et permettent aux ingénieurs d'obtenir plus rapidement les résultats dont ils ont besoin.
Tirer parti des modèles de conception
La modélisation et la simulation unifiées (MODSIM) signifient que la simulation peut être effectuée directement sur la géométrie issue de CATIA ou de SOLIDWORKS dans un environnement de conception unifié, réduisant ainsi le temps nécessaire à la création du modèle.
Réaliser une analyse complète grâce à la simulation multiphysique
La simulation électromagnétique peut être complétée par d'autres disciplines, telles que la simulation des fluides, des structures, des systèmes multicorps et vibro-acoustique.
Améliorer les performances et la qualité des produits
Le logiciel de simulation EM change la donne en réduisant le délai et le coût de mise sur le marché d'un produit. Il est largement utilisé non seulement dans les industries hautes technologies de l'électronique et de la communication, mais également dans l'aérospatiale, la défense, le transport et la santé. Il peut analyser des composants individuels, tels que des antennes, des capteurs et des puces, ou bien des appareils entiers, du plus petit (smartphone) au plus grand (avion).
La co-conception au sein du portefeuille de produits SIMULIA intègre la simulation EM dans les processus industriels. La modélisation et la simulation unifiées (MODSIM) facilitent le processus d'évaluation des performances, de la fiabilité et de la sécurité des matériaux et des produits. Les ingénieurs peuvent étudier les compromis, limiter les problèmes et optimiser la conception avant de s'engager dans la création de prototypes physiques, réduisant ainsi les risques liés au développement. Les flux de conception avec simulation multiphysique sur la plate-forme 3DEXPERIENCE guident le processus de développement dès ses phases initiales. Le logiciel de simulation électromagnétique SIMULIA est disponible sur la plate-forme 3DEXPERIENCE et en tant que produit autonome.
Applications de simulation EM
Simulation d'antenne
Les outils de simulation électromagnétique apportent une aide précieuse tout au long du processus de développement et d'intégration des antennes. Ils permettent de créer des conceptions d'antennes fonctionnelles, de les affiner conformément aux exigences et d'évaluer leurs performances et leur exposition aux RF après l'installation. La suite SIMULIA offre aux concepteurs d'antennes les outils nécessaires pour diverses applications.
Simulation des interférences électromagnétiques
Le contrôle des interférences électromagnétiques (EMI) est un aspect crucial de la conception et de la fabrication des appareils électroniques. Les produits doivent respecter les normes internationales de compatibilité électromagnétique (EMC) pour garantir que les émissions restent dans les limites autorisées et que ces appareils ne sont pas sensibles aux interférences externes. La simulation électromagnétique permet d'identifier les problèmes potentiels et de rationaliser le processus de développement en vue de la certification.
Simulation RF
La technologie de CST Studio Suite offre une grande variété de solveurs électromagnétiques pour simuler les filtres et composants à micro-ondes et à radiofréquences. Le solveur de domaine temporel est idéal pour les composants à ondes progressives large bande, tandis que le solveur de domaine fréquentiel convient aux structures très résonantes telles que les filtres passe-bande. Les fonctionnalités spéciales incluent le maillage en mouvement et la réduction d'ordre du modèle pour des simulations précises et rapides. Les ports de guide d'ondes servent à l'excitation des lignes de transmission, tandis que l'infrastructure d'assemblage et de modélisation des systèmes permet de simplifier la modélisation d'appareils complexes. La technologie de solveur Fest3D est efficace pour simuler les structures de guides d'ondes.
Simulation optique
CST Studio Suite permet de simuler habilement et efficacement le comportement des ondes à des fréquences optiques. Les liens d'importation automatique vers les outils d'agencement des périphériques photoniques facilitent la génération de modèles de simulation 3D. La bibliothèque de matériaux comprend des modèles à fréquence optique. Les modèles de post-traitement permettent de calculer les mesures standard de l'industrie. Avec les options de calcul hautes performances, il est possible de simuler des composants électriquement grands.
Simulation de machine électrique et basse fréquence
Les outils polyvalents de SIMULIA répondent aux différents besoins des utilisateurs dans toutes les industries, garantissant la précision pour les applications critiques telles que les dispositifs médicaux et la conception d'aimants. Les fonctionnalités de modélisation avancées permettent une analyse approfondie des appareils contenant des aimants permanents ou des bobines supraconductrices. Des interfaces sur mesure aident les utilisateurs à simuler et à améliorer des moteurs et des générateurs à haut rendement. La simulation électromagnétique permet de créer des machines durables avec des performances optimales.
Simulation de la dynamique des particules chargées
Le portefeuille de simulation SIMULIA propose divers solveurs pour simuler des appareils avec des particules en mouvement libre et des champs électromagnétiques. Il comprend les technologies CST Studio Suite et Opera. La simulation de la dynamique des particules chargées implique l'analyse des émissions de particules, de l'accélération électrostatique, de la focalisation magnétostatique et des équations de mouvement relativistes à haute énergie.
Concevoir efficacement des antennes grâce à la simulation électromagnétique SIMULIA
Simulation efficace de structures hautement résonnantes
Analyser l'interaction des champs électromagnétiques avec le corps humain
Tester virtuellement la conformité aux normes EMC
Intégrez la simulation dans les flux de travail d'automatisation de la conception électronique (EDA)
Simulation de champ électromagnétique électrostatique, magnétostatique et basse fréquence
Simulation de circuit photonique, graphène, métamatériaux et de cristaux photoniques
Simulation de moteurs, générateurs et transformateurs électriques
Simulation de particules dans des champs électromagnétiques
Produits logiciels de simulation électromagnétique SIMULIA
Les technologies de simulation SIMULIA permettent de calculer les champs électromagnétiques allant des fréquences statiques aux fréquences optiques, dans de nombreux domaines d'application.
Logiciel de simulation de champ électromagnétique
Simulation électromagnétique et électromécanique
Logiciel de conception d'antennes
Technologie de CAO électromagnétique de décomposition de domaine multi-solveur hybride
Analyser les composants micro-ondes passifs complexes
Détermine le niveau de puissance de claquage RF dans les dispositifs passifs
Caractérisation des appareils électroniques
Amélioration des performances e-NVH des systèmes électriques tout au long du cycle de développement
Logiciel de simulation électromagnétique SIMULIA sur la plate-forme 3DEXPERIENCE
Les produits logiciels de simulation électromagnétique SIMULIA sont disponibles sur la plate-forme 3DEXPERIENCE. Ils sont présentés sous forme de rôles pour vous permettre d'être opérationnel plus rapidement et de travailler plus efficacement, avec toutes les applications nécessaires à portée de main. Sélectionnez un package correspondant à votre rôle dans l'entreprise.
Ressources sur la simulation électromagnétique
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FAQ sur la simulation électromagnétique
La simulation électromagnétique 3D décrit les approches permettant de résoudre les équations de Maxwell dans l'espace et le temps. Les méthodes basées sur la discrétisation en volumes sont notamment les suivantes :
- Méthode par éléments finis (FEM)
- Technique d'intégration finie (FIT)
- Méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD)
- Matrice des lignes de transmission (TLM).
Ces méthodes sont très générales et peuvent être utilisées pour simuler toutes les catégories de problèmes. Cependant, il existe des méthodes beaucoup plus efficaces pour des catégories de problèmes spécifiques, telles que la méthode des moments (MoM), la méthode des éléments limites (BEM), le couplage de mode et l'optique physique.
Les simulateurs EM pleine onde permettent de résoudre les équations de Maxwell sans approximation en fonction de la nature physique particulière d'un problème. Ils apportent généralement des solutions aux applications électromagnétiques haute fréquence telles que les antennes ou les composants. SIMULIA propose des simulateurs EM de domaine temporel et de domaine fréquentiel.
Le solveur transitoire de CST Studio Suite offre des solutions basées sur la technique d'intégration finie (FIT) et la matrice des lignes de transmission (TLM). Ces solveurs conviennent tout particulièrement au calcul des résultats haut débit des structures large bande. Ces simulateurs EM font une utilisation très efficace de la mémoire et sont capables de traiter des problèmes extrêmement volumineux, complexes et inhomogènes. Leur mise en œuvre sur des GPU et des clusters les rend encore plus faciles à utiliser.
La simulation statique englobe l'électrostatique, la magnétostatique et le flux de courant stationnaire. Basé sur les solveurs EM des technologies Opera et CST Studio Suite pour ces trois cas d'utilisation statique, le solveur électrostatique est parfait pour simuler les champs électriques statiques. Il est donc idéal pour les capteurs et les écrans tactiles. Le solveur magnétostatique permet de concevoir des machines électriques, ainsi que des aimants d'accélérateur de particules. Le solveur de courant stationnaire sert à analyser les courants continus dans les composants contenant des éléments subissant des pertes, par exemple les équipements haute puissance ou les réseaux de distribution électrique des cartes de circuits imprimés.
Le meilleur logiciel de simulation électromagnétique est celui qui vous permet de travailler rapidement et avec précision. Pour pouvoir relever ce défi, il est essentiel de disposer de plusieurs méthodes de simulation numérique dans un seul et même progiciel, car il n'existe aucun outil unique permettant de résoudre tous les problèmes de simulation. Le portefeuille de simulation électromagnétique SIMULIA offre une large gamme de simulateurs EM pour les plages de fréquences allant du courant continu à la lumière.
La simulation numérique des champs électromagnétiques est généralement basée sur une discrétisation des équations de Maxwell dans l'espace et le temps. Dans le cas FDTD le plus simple, le volume de simulation est cartographié sur une grille cartésienne. Les différentes cellules de la grille peuvent être remplies avec différents matériaux. Les champs électriques et magnétiques sont définis le long des bords et à travers les facettes des cellules.
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