Assisté par ordinateur (conception + ingénierie)

La conception et l'ingénierie assistées par ordinateur se sont développées indépendamment l'une de l'autre. Naturellement, différentes descriptions de surface mathématique sont employées dans les deux domaines. Cette différence entraîne un écart actuellement comblé par une conversion de modèle fastidieuse rendant très onéreuse l'optimisation de la géométrie des nouveaux produits.

Les scientifiques travaillant sur le projet SIGMACADE (Subdivision based isogeometric modelling applied to computer aided design and engineering) ont comblé ce trou à l'aide de la même représentation mathématique de la géométrie pour la modélisation et l'analyse, appelée analyse iso-géométrique. Ils ont utilisé une subdivision de la représentation de surface comme outil principal pour l'analyse isogéométrique.

Ce raffinement génère une série de filets de plus en plus fins qui donnent un maillage continu avec la résolution requise. Plus important, le principal avantage de la subdivision des surfaces est leur capacité à modéliser des géométries arbitraires sans trou à l'aide d'une surface unique.

Les scientifiques de SIGMACADE ont exploré deux types différents de maillages qui sont importants dans l'analyse des éléments finis. Le nombre d'étapes de la subdivision est adapté pour atteindre le nombre de degrés de liberté nécessaires pour une simulation. Toutefois, le degré polynomial des fonctions de base doit également être réglé pour améliorer la conversion vers la solution.

Les B-splines rationnelles non uniformes (NURBS) constituent la fonction de base la plus utilisée dans la conception assistée par ordinateur. Pour l'exploration de la représentation de la surface de subdivision, les scientifiques ont utilisé SubDNURBS, un algorithme de subdivision compatible avec NURBS. Cette représentation permet, pour la première fois, d'utiliser des degrés arbitraires, des écartements de nœuds non uniformes et des expressions rationnelles lors de l'utilisation des surfaces de subdivision pour analyse. L'équipe a développé deux plug-ins pour la suite gratuite et open-source Blender: un qui permet la modélisation à l'aide de SubDNURBS, l'autre qui permet l'analyse iso-géométrique des coques minces. Ce développement a conduit à un logiciel de modélisation des prototypes qui, pour la première fois, a fusionné la conception et l'analyse iso-géométrique dans un environnement logiciel. L'équipe a démontré qu'une telle approche combinée entraîne des cycles de développement des produits plus rapides mais permet aussi de nouvelles approches de modélisation basées sur la physique.

Le projet SIGMACADE a conduit à l'extension de l'analyse iso-géométrique aux surfaces de subdivision compatibles NURBS. L'approche SIGMACADE a le potentiel de révolutionner la conception des avions, des voitures et des navires en permettant le développement, le test et le réglage des modèles au cours d'une même étape. La nouvelle technologie permet une conception souple tout en garantissant des économies de temps et d'argent pour le développement de nouveaux produits. Une vidéo teaser qui montre bien le mode de modélisation à base de physique additionnel.