Nos expertises · Calcul & simulation de structure

Rédigé par Nathalie Voisin, Directrice opérationnelle — AVNIR Engineering · Mis à jour le 4 août 2026

Une simulation produit une image. Une note de calcul produit une justification : un raisonnement traçable qui dit pourquoi une structure tient, combien de temps, et sous quelles hypothèses. C’est ce second livrable que nous produisons — du dimensionnement statique à l’aéroélasticité, du modèle éléments finis à son recalage sur les mesures d’essai.

Ce que nous livrons : une justification, pas une cartographie de couleurs

Un calcul de structure se juge à ce qu’il permet de décider. Une belle cartographie de contraintes ne dit rien tant qu’on ignore le modèle qui l’a produite, les chargements retenus et les conditions aux limites appliquées. Notre livrable est donc la note de calcul : hypothèses, modèle, chargements, résultats, conclusion de tenue — et la justification de dimensionnement qui s’appuie dessus. À quoi s’ajoutent, selon les projets, les plans techniques associés.

Le travail ne s’arrête pas au dossier nominal. Nous intervenons aussi sur ce qui sort du cadre : traitement de dérogations techniques et participation à la justification de non-conformités — les situations où une pièce est déjà fabriquée, où l’écart est constaté, et où il faut démontrer par le calcul si l’on peut vivre avec.

Deux façons de nous confier ce travail. Soit nous intégrons des ingénieurs calcul à vos équipes, pour des missions ponctuelles ou de long terme, dans votre environnement et avec vos outils. Soit vous confiez l’étude à notre bureau d’études, qui la prend en charge de bout en bout. La durée du besoin, la confidentialité et l’outillage à employer décident généralement du bon format.

Note de calcul & dimensionnement de structure

Le socle : établir la tenue d’une structure sous son chargement, et sa durée de vie sous sollicitations répétées.

• Analyse statique — calcul des efforts, déplacements, contraintes et déformations sous les cas de charge retenus.
• Analyse non linéaire — calculs avec contacts, matériaux ou géométries non linéaires. L’essentiel du métier s’y joue dans l’adaptation de la stratégie de calcul, sans laquelle rien ne converge.
• Calcul de fatigue et tolérance aux dommages — estimation de la durée de vie des structures et démonstration de leur intégrité en service, jusqu’à la justification et la certification en fatigue et tolérance aux dommages.
• Fatigue vibratoire — estimation de durée de vie sous sollicitation monoaxiale ou multiaxiale, pour les structures dont l’endommagement vient de l’environnement plus que de la charge nominale.
• Développement de méthodologies de calcul — quand la méthode standard ne répond pas à la configuration, nous construisons celle qui y répond.

Pour le détail de la démarche, nos ressources : calcul de structure : principes, méthodes et livrables.

Modélisation par éléments finis

Un modèle éléments finis n’est pas une copie du réel : c’est une décision. Décider ce qu’on représente, ce qu’on simplifie, où l’on raffine, comment on tient les interfaces — c’est là que se gagne ou se perd la représentativité.

• Préparation du modèle — reprise de la CAO, décomposition et simplification, définition des contacts, des conditions aux limites et des chargements, discrétisation en éléments finis.
• Stratégies de modélisation — modèles paramétriques ou adaptatifs, modèles multi-échelles et multi-corps, modélisation GFEM / DFEM et techniques de condensation, pour articuler un modèle d’ensemble et des modèles de détail sans les recalculer entièrement.
• Analyse modale — calcul des modes propres et des déformées modales, base de toute étude dynamique ultérieure.
• Analyse dynamique — réponse d’une structure à des sollicitations transitoires (choc, séisme) ou dans le domaine spectral (harmonique, aléatoire).

Sur le choix du solveur, notre position est simple : il se cale sur votre référentiel et sur l’historique de votre programme, pas sur nos habitudes. Un modèle qui doit être repris par vos équipes après la mission doit vivre dans votre chaîne d’outils.

Nos ressources sur les fondamentaux : la méthode des éléments finis, du principe au calcul et le critère de Von Mises.

Calcul de charges, flutter & vibro-acoustique

C’est le domaine où la structure cesse d’être seule : elle dialogue avec l’écoulement qui l’entoure et avec l’environnement vibratoire qui la traverse.

• Aéroélasticité — simulations numériques en couplage fluide-structure, calcul de flutter et réponses dynamiques instationnaires.
• Calcul vibratoire linéaire et non linéaire — à partir d’excitations transitoires ou permanentes : chocs, séismes, sollicitations harmoniques ou aléatoires.
• Analyses modales — extraction des fréquences propres, des formes modales et évaluation de l’amortissement.
• Durée de vie en environnement vibratoire sévère — calcul de fatigue vibratoire appliqué aux équipements embarqués.
• Systèmes d’amortissement — spécification et validation d’isolateurs vibratoires et d’absorbeurs dynamiques, jusqu’au développement de bancs dédiés et aux essais de validation.
• Vibro-acoustique interne — confort acoustique et bruit intérieur sur tout type de véhicule : identification des sources, simulation, essais et définition des traitements acoustiques.

Côté mesure, nos ressources : l’analyse modale, l’analyse vibratoire et les essais vibratoires de qualification (DO-160, MIL-STD-810, ECSS).

Calcul thermique & simulations spécialisées

Beaucoup de structures ne cassent pas sous la charge : elles cèdent sous le gradient thermique, ou sous un événement bref et violent que le calcul statique ne voit pas.

• Analyses thermiques — transferts par conduction, convection et rayonnement, dimensionnement de protections thermiques, gestion thermique de sous-systèmes embarqués.
• Simulations thermomécaniques — comportement d’une structure soumise simultanément à un chargement mécanique et à un champ de température.
• Dynamique rapide — chocs et impacts, y compris l’impact à haute énergie sur matériaux composites, pour lequel nous disposons également d’un moyen d’essai dédié.
• Études multiphysiques couplées — fluides, thermique et mécanique traités ensemble, pour anticiper les comportements qu’aucune des trois disciplines ne prédit seule.

Sur le versant fluide, voir notre ressource : la simulation d’écoulement (CFD) et ses limites.

Notre différence : le modèle qui tient devant la mesure

Les laboratoires font des essais. Les bureaux d’études font du calcul. Nous faisons les deux, et c’est le passage de l’un à l’autre qui change la valeur du travail.

Concrètement, nous pratiquons la corrélation calcul/essais et le recalage de modèles : les propriétés réellement mesurées — modules, amortissement, raideurs d’assemblage — sont réinjectées dans le modèle numérique jusqu’à ce que sa réponse reproduise celle mesurée. Sur les matériaux composites, par exemple, la caractérisation vibratoire fournit les valeurs qui alimentent directement le recalage.

Un modèle recalé cesse d’être une validation ponctuelle : il devient un outil de prédiction réutilisable pour la suite du programme, pour les variantes, pour les cas qu’on ne pourra pas tester. Nous concevons et fabriquons aussi des démonstrateurs et prototypes quand la validation d’un choix technique l’exige.

Cette boucle s’appuie sur nos propres moyens d’essai — dont un excitateur hydraulique 6 axes exploité dans le cadre du LabCom AdViTAM (AVNIR Engineering × LaMCoS – INSA Lyon), un pot vibrant électrodynamique et une chaîne d’analyse modale expérimentale. Le détail se trouve sur notre page Essais & bancs d’essai.

Questions fréquentes

Nos articles sur le calcul & la simulation

Pour aller plus loin, nos ressources détaillées :

• La méthode des éléments finis : du principe au calcul
• Critère de von Mises : la contrainte équivalente expliquée
• Calcul de structure : principes, méthodes et livrables
• Qu’est-ce qu’une note de calcul de structure (et comment la lire)
• Fatigue mécanique : comment se calcule la durée de vie d’une pièce
• Ingénieur calcul de structure : rôle, missions et livrables
• Logiciel de calcul de structure : familles d’outils et critères de choix
• Calcul de charges et flottement : justifier une structure d’aéronef
• Vibro-acoustique : spécifier l’ambiance vibratoire d’un équipement
• Simulation crash et impact : méthodes de la dynamique rapide
• Choc à l’oiseau : dimensionner et valider une verrière
• Calcul thermomécanique : quand la température devient un effort
• Sous-traitance du calcul de structure : la grille de décision
• Bureau d’études en simulation numérique : quand et comment recourir

Sujets connexes :

• Analyse modale : principe, mesures et interprétation
• Analyse vibratoire : méthode et cas d'application
• Essais vibratoires & qualification : DO-160, MIL-STD-810, ECSS