Wood Thilsted est une société d’ingénierie de conseil spécialisée dans les projets d’énergie éolienne offshore. Pour développer efficacement des débarcadères plus durables, réduisant ainsi les coûts de matériaux et le temps nécessaire à leur mise en œuvre, elle utilise un logiciel d’analyse par éléments finis (FEA) doté de capacité d’automatisation : COMSOL Multiphysics.
Fondée en 2015, basée au Royaume-Uni et au Danemark, Wood Thilsted fournit des services de conception, d’ingénierie, et de conseils pour des projets de parcs éoliens en mer, qui nécessitent des solutions innovantes et robustes pour des environnements maritimes complexes. La société est impliquée dans plusieurs grands projets de parcs éoliens offshore à travers le monde, collaborant avec des développeurs d’énergie pour fournir des solutions sur mesure adaptées aux besoins spécifiques des différents sites.
Elle s’est tournée vers COMSOL et son logiciel multiphysique pour améliorer la conception des débarcadères utilisés par les navires de maintenance des parcs éoliens en mer. Ces débarcadères sont exposés à des contraintes mécaniques complexes dues aux forces des vagues, aux impacts de navires lourds (pouvant atteindre 200 tonnes) et aux exigences environnementales sévères. Il est crucial de garantir leur robustesse, notamment pour la sécurité des travailleurs.
Qu’est-ce que COMSOL Multiphysics ?
COMSOL Multiphysics a été développé par COMSOL Inc., une société cofondée en 1986 en Suède par un groupe d’ingénieurs et de chercheurs, dont Svante Littmarck et Farhad Saeidi. Elle s’est rapidement imposée comme un acteur majeur dans le domaine des logiciels de simulation multi-physique, offrant des solutions avancées pour modéliser et résoudre des problèmes complexes dans divers domaines scientifiques et industriels, comme l’ingénierie, la physique, la chimie et les sciences des matériaux.
Ce logiciel de simulation numérique basé sur la méthode des éléments finis (FEA – Finite Element Analysis) est particulièrement apprécié pour sa capacité à résoudre des problèmes multi-physiques, c’est-à-dire des situations où plusieurs types de phénomènes physiques interagissent (comme la mécanique des fluides, la thermique, l’électromagnétisme et la mécanique structurelle).
Son interface graphique intuitive facilite la création de modèles et l’application des conditions aux simulations et ne nécessite pas d’avoir des compétences poussées en programmation. En outre, il peut être intégré à MATLAB, un langage de programmation très utilisé pour le calcul scientifique, permettant aux utilisateurs de COMSOL d’automatiser et de personnaliser encore davantage leurs simulations.
Application pratique dans le processus de conception de Wood Thilsted
Les débarcadères sont constitués d’échelles, de garde-corps, d’éléments de fixation et de nombreux autres composants, qui doivent tous être conçus et testés conjointement.
Louise Bendtsen, ingénieure structure senior chez Wood Thilsted, explique :
“La difficulté de la conception réside dans le fait que nous avons un ensemble d’exigences avec différents cas de charge, et que ces exigences sont contradictoires. Je peux passer beaucoup de temps à optimiser un élément de la conception, puis me rendre compte qu’il ne fonctionne pas pour un autre cas de figure. En tant que concepteur, cela signifie qu’il faut avoir une vision plus large de la structure dans son ensemble.”
COMSOL Multiphysics permet à Wood Thilsted d’adopter une approche plus complète pour son processus de conception. Le logiciel lui permet notamment de modéliser les cas de figure déterminants pour toutes les solutions potentielles : la vague à l’état limite ultime (ULS), représentant les forces maximales qu’un débarcadère est censé supporter durant sa durée de vie prévue, et la vague à l’état limite de fatigue (FLS), représentant l’impact cumulé de 30 ans de houle et de rotations de l’équipage.
Les résultats de la simulation permettent de visualiser les champs de contrainte mécanique dans la conception d’un débarcadère (à gauche) et les pièces d’un modèle personnalisé qui peuvent être réutilisées dans différents projets (à droite).
Pour valider davantage les conceptions potentielles, l’équipe de Louise Bendtsen collabore avec l’équipe de conception matériau d’acier primaire de Wood Thilsted afin d’obtenir un retour d’information sur les facteurs de concentration de contraintes (FCS) et les limites des matériaux utilisés.
Elle précise :
“En utilisant COMSOL Multiphysics®, nous obtenons les contraintes automatiquement, puis nous connectons ces données à MATLAB® à l’aide de l’extension COMSOL LiveLink™ for MATLAB®. Cela nous permet d’écrire nos propres scripts qui extraient les contraintes et les déformations et effectuent toutes les évaluations des résultats pour les différents cas de charge, ce qui libère du temps pour améliorer la conception et se concentrer sur les parties les plus complexes”.
Le logiciel permet également la création de bibliothèques de pièces à géométrie complexe, facilitant leur réutilisation dans de futurs projets.
L’approche intégrée et automatisée permet ainsi à Wood Thilsted de concevoir des débarcadères qui répondent aux exigences contradictoires des différents cas de charge tout en garantissant la sécurité et la pérennité des ouvrages. COMSOL réduit non seulement le temps de conception, mais aussi les coûts liés à l’utilisation des matériaux. La capacité à paramétrer et à réutiliser des pièces géométriques complexes offre également une flexibilité supplémentaire, permettant de produire des designs d’acier optimisés en quelques mois.
