Optimisation de forme

L'optimisation de forme (ou optimal design ou shape optimization) est un ensemble de méthodes permettant de trouver la « meilleure forme » à donner à une pièce pour qu'elle remplisse ses fonctions. C'est une étape de la conception de produit. Ces méthodes sont utilisées dans de nombreux domaines comme l'aérodynamique, l'hydrodynamique, l'acoustique, l'électromagnétisme, l'électronique, l'optique ou bien le génie mécanique ; dans ce dernier domaine, on parle souvent d'optimisation de structure. L'optimisation est une étape du projet de conception. La pièce considérée a une ou plusieurs fonctions à remplir, qui sont établies par l'analyse fonctionnelle. La capacité de la pièce à remplir une fonction peut en général s'exprimer sous forme numérique par exemple : fonction « transmettre un effort », « supporter une charge » : effort maximal transmissible/supportable (force en newtons (N), couple en newtons mètres ()), contrainte (en mégapascals (MPa)), coefficient de sécurité par rapport à l'effort à transmettre/supporter (nombre sans dimension) ; fonction « transporter du courant » : résistance électrique (en ohms (Ω)) ; fonction « filtrer un signal » : valeurs de la fonction de transfert pour certaines fréquences données (sans dimension) ; fonction « dissiper la chaleur » : valeur du coefficient d'échange thermique (en watts par mètre carré-kelvin ()) ; fonction « offrir peu de résistance au vent » : coefficient de traînée C (sans dimension) ; ... Par ailleurs, la pièce est en interaction avec son environnement : autres pièces (liaisons), atmosphère, produit contenu ou transporté, sources d'énergie... cela définit les contraintes (par exemple l'encombrement et le poids maximal) et les charges. On là aussi peut quantifier les contraintes de fabrication et d'interface entre la pièce et son environnement : volume, poids, coût de fabrication, coût d'utilisation... À partir de ces éléments chiffrés (A, B...), on peut définir une fonction-objectif.